Строение атома висмута (bi), схема и примеры

самородный висмут

Висмут (Bi) — не только изоморфная примесь в различных самородных металлах и минералах, но и самостоятельный минерал. Этот химический элемент получил свое название в 16 веке.

Элементарный висмут, образованный в природных процессах, называют самородным.

На чистом срезе этот самородный металл имеет серую, светло-серую, слегка розоватую или красноватую окраску. Рудокопы Средневековья принимали висмут за разновидности других металлов — свинца, олова, сурьмы и серебра. Считалось, что самородный висмут почти на 50% состоит из серебра. В действительности этот минерал содержит серебро в гораздо меньшем количестве.

Самородный висмут при воздействии воды покрывается красивой радужной пленкой побежалости — это из-за соединения с кислородом образуется оксид висмута.

Эта пленка окислов наблюдается как на природных, так и на искусственно выращенных кристаллах. Искусственно выращенные кристаллы висмута имеют строгие геометрические формы и просто нереально, фантастически красивы. Их строение напоминает технические детали и схемы современной компьютерной техники, с трудом верится, что эти формы образовались из-за внутреннего строения атомов висмута.

Нереальная геометрия искусственно выращенных кристаллов висмута

Самородный висмут содержит до 99 процентов этого химического элемента. Существует также несколько минералов, содержащих его в  химической формуле. Это в основном сульфиды, составляющие полиметаллические  руды.

Самородный висмут имеет тригональную сингонию. Кристаллы обычно очень мелкие, они слагают массивные, скрытокристаллические агрегаты. Четко ограненные кристаллы встречаются не так часто и представлены кубическими формами, дендритовидными формами, своеобразными решетками и сетками.

искусственно выращенный висмут из Германии

Кристаллы и агрегаты самородного висмута имеют ярко выраженный металлический блеск и черную пылевидную черту. Твердость этого минерала невелика и составляет 2 единицы по десятибальной шкале Мооса. Поэтому самородный висмут даже можно разрезать стальным ножом, твердость которого равна 6 — 6.5. К тому же этот минерал очень пластичный, ковкий и тягучий.

Как и все самородные металлы, висмут тяжел. Его плотность составляет 9.7 — 9.8 грамм на кубический сантиметр.

В самородном висмуте есть примеси других элементов, это, прежде всего, железо, сера, сурьма. В небольших количествах присутствуют теллур и астат.

Месторождения полиметаллических руд, в которых  добывается самородный висмут, встречаются на всех континентах мира. В настоящее время наиболее крупные месторождения, в которых ведется этого минерала, находятся в Германии (Рудные горы), а также в Австралии и Боливии.

В косметологии используют оксид и хлорид висмута. Именно они обеспечивают текучесть и блеск лакам и помадам.

Если химическим путем получить соединение висмута и ванадия, то получится ярко-желтый, красящий пигмент. Эта краска абсолютно безвредна для человека.

В магазинах охоты и рыбалки сейчас можно встретить грузила не только из свинца, но и из висмута. По виду они отличаются, свинец имеет синеватый отттенок.

В медицине трехокись висмута используется как антисептик и заживляющий препарат. Это соединение также входит в состав лекарств для лечения воспалительных заболеваний желудка и кишечника. Некоторые соединения висмута применяются для лечения язвы желудка. Недавно появились новые противоопухолевые лекарства, в состав которых входит этот химический элемент.

И, конечно, образцы самородного и искусственно выращенного висмута украсят любую коллекцию минералов.

Искусственно выращенные кристаллы висмута

Источник: http://mineralys.ru/vismut/

№83 Висмут

Кристалл висмута(радужную окраску придаёт тонкий слой оксида)

http://ru.wikipedia.org/wiki/Висмут

Разное: Аликберова Л.Ю. и др. Практикум по общей и неорганической химии

Висмут — слитки металла обладают слегка розовым блеском http://petrik.bigbloger.lidovky.cz/c/ 112669/Tellurid-bismutu-a-topologicke-izolanty.html

Поделиться в

Висмут был известен человечеству с давних времен, впервые упомянут в письменных источниках в 1450 году как Wismutton или Bisemutum. Долгое время этот металл считался разновидностью сурьмы, свинца или олова.

Первые сведения о металлическом висмуте, его добыче и переработке встречаются в трудах крупнейшего металлурга и минералога средневековья Георгия Агриколы, датированных 1529 г. Представление же о висмуте как о самостоятельном химическом элементе сложилось только в XVIII в.

Символ Bi впервые ввел в химическую номенклатуру выдающийся шведский химик Йенс Якоб Берцелиус. О происхождении слова «висмут» существует несколько версий.

По одной из них считают, что в основе его лежат немецкие корни «wis» и «mat» (искаженно weisse masse и weisse materia) -белый металл (точнее, белая масса, белая материя). По другой — слово «висмут» — не что иное, как арабское «би исмид», то есть похожий на сурьму.

Нахождение в природе, получение:

Содержание висмута в земной коре 2*10-5% по массе, в морской воде — 2*10-5 мг/л. Висмутовые руды, содержащие 1% и выше висмута, встречаются редко, обычно его источником служат свинцовые, оловянные и другие руды, где он содержится как примесь.

Минералами висмута, входящими в состав таких руд, являются висмут самородный (содержит 98,5-99% Bi), висмутин — Bi2S3, бисмит — Bi2O3 и другие.

Около 90% всего добываемого висмута извлекается попутно при металлургической переработке свинцово-цинковых, медных, оловянных руд и концентратов.

Висмут получают сплавлением сульфида с железом:
Bi2S3 + 3Fe = 2Bi + 3FeS,
или последовательным проведением процессов:

2Bi2S3 + 9O2 = 2Bi2O3 + 6SO2;    
Bi2O3 + 3C = 2Bi + 3CO.

Физические свойства:

В отличие от сурьмы, в висмуте металлические свойства явно преобладают над неметаллическими. Ему свойствен сильный металлический блеск и белый розоватого оттенка цвет. Висмут одновременно хрупок и довольно мягок, тяжел (плотность 9,8 г/см3), легкоплавок (температура плавления 271°C).

При плавлении висмут уменьшается в объеме (как лед), т.е. твердый висмут легче жидкого. Среди прочих металлов висмут выделяют малая теплопроводность (хуже него тепло проводит только ртуть) и самые сильные диамагнетические свойства. Природный висмут состоит из одного стабильного изотопа 209Bi.

Химические свойства:

В сухом воздухе висмут не окисляется, во влажной атмосфере постепенно покрывается пленкой оксидов. При нагревании выше 1000°С сгорает с образованием основного оксида Bi2O3. При сплавлении висмута с серой образуется Bi2S3.

Взаимодействует с галогенами (наиболее изучены тригалогениды):
2Bi + 3Hal2 = 2BiHal3
Не реагирует с Н2, С, N2, Si.. При взаимодействии висмута с металлами образуются висмутиды, например, висмутид натрия Na3Bi, висмутид магния Mg3Bi и др. При действии кислот на такие сплавы висмута образуется висмутин BiH3 (газ, неуст.).

Со щелочами и разбавленными кислотами висмут не реагирует, с концентрированными образует соли:

Bi + HNO3(конц.) => Bi(NO3)3 + NO2 + …

Важнейшие соединения:

Для висмута наиболее характерны соединения со степенью окисления: +3 и +5.
Оксид висмута(II), BiO: Серовато-черные кристаллы. Получают восстановлением оксида висмута(III) металлическим висмутом или водородом. Окисляется при нагревании до 180°С и во влажном воздухе. Диспропорционирует в реакции с кислотами, напр.

3BiO + 6HCl = 2BiCl3 + Bi +3H2O.
Оксид висмута(III), Bi2O3: Моноклинные или тетрагональные желтые (коричневые в нагретом состоянии) кристаллы. Устойчив до 1750°С. Диамагнитен. Мало растворим в воде, ацетоне, жидком аммиаке, гидроксидах. Растворяется в кислотах.

Получают нагреванием висмута в кислороде, разложением нитрата висмута (III), дегидратацией гидроксида висмута (III).
Гидроксид висмута(III), Bi(OH)3: Белый аморфный порошок. Проявляет основные свойства. Мало растворим в воде, концентрированных щелочах. Растворяется в глицерине, хлориде аммония и в минеральных кислотах.

BiOCl).

Иодид висмута(III), BiI3: темно-коричневые кристаллы, нерастворим в воде, но растворяется в спиртах, в ацетоне. Взаимодействует с растворами йодидов, образуя водорастворимые комплексы: BiI3 + KI = K[BiI4].
Сульфид висмута(III), Bi2S3: Серовато-черные ромбоэдрические диамагнитные кристаллы. Обладает термоэлектрическими свойствами.

Мало растворим в воде, разбавленных минеральных кислотах, в сульфиде аммония, в сульфидах и полисульфидах щелочных металлов. Восстанавливается водородом, углеродом, кремнием. Взаимодействует с водой, при этом полностью гидролизуется.
Оксид висмута(V), Bi2O5: Темно-коричневый порошок. Мало растворим в воде. Растворяется в кислотах и щелочах.

Разлагается при нагревании. Получают окислением висмута (III) в концентрированных щелочных растворах, например при пропускании хлора через суспензию Bi2O3 в растворе КОН.

Соединения висмута(V) проявляют сильные окислительные свойства: H3BiO4 + 5НСl = BiCl3 + Cl2 + 4H2O
Висмутаты — соли висмутовых кислот, например мета- (NaBiO3) или орто- (Na3BiO4) висмутат натрия, желтый порошок, нерастворимый в воде, сильный окислитель: 2Mn(NO3)2 + 5NaBiO3 + 14HNO3 => 2NaMnO4 + 5Bi(NO3)3 + 3NaNO3 + 7H2O

Применение:

Основное применение висмута — его использование в качестве компонента легкоплавких сплавов.

Сплавы висмута и марганца (Mn) характеризуются ферромагнитными свойствами и поэтому идут на изготовление мощных постоянных магнитов.
Небольшие добавки висмута (0,003%-0,01%), в стали и в сплавы на основе алюминия улучшает пластические свойства металла, резко упрощает его обработку.

Висмут относится к токсичным ультрамикроэлементам. О физиологической роли висмута известно немного. Возможно он индуцирует синтез низкомолекулярных белков, принимает участие в процессах оссификации, образует внутриклеточные включения в эпителии почечных канальцев.

Возможно, этот элемент обладает генотоксичными и мутагенными свойствами. Не смотря на то, что висмут относится к категории тяжелых металлов, он является умеренно токсичным элементом.

Растворимые соли висмута ядовиты и по характеру своего воздействия (хоть и в меньшей степени) аналогичны солям ртути.

Гаев Александр

ХФ ТюмГУ, 581 группа, 2011 г.

Источники: Википедия: http://ru.wikipedia.org/wiki/Висмут и др.,
Сайт кафедры общей и неорганической химии РХТУ им. Д.И. Менделеева. Таблица Д.И. Менделеева: Висмут http://onx.distant.ru/elements/83-Bi_soed.html)

КонТрен – Химия для школьников, студентов, учителей … подготовка к экзаменам и олимпиадам

Источник: http://www.kontren.narod.ru/x_el/info83.htm

ВИСМУТ

АБВГДЕЖЗИКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЭЮЯ ВИСМУТ (нем. Wismut; лат. Bismuthum) Bi, хим. элемент V гр. периодич. системы; ат. н. 83, ат. м. 208,9804. В природе один стабильный изотоп 209Bi. Короткоживущие радиоактивные изотопы с мае. ч. от 210 до 215 и периодами полураспада от 2 мин до 5 сут — члены прир. радиоактивных рядов.

Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для висмута 3,4*10-30 м2. Конфигурация внеш. электронной оболочки 6s26p3; степени окисления +3, +5 и — 3, очень редко + 1 и + 2; энергия (эВ) ионизации при по-следоват.

переходе от Bi° к Br5 + : 7,289, 16,74, 25,57, 45,3 и 56,0; сродство к электрону 0,7 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,9; атомный радиус 0,182 нм, ионные радиусы (в скобках указаны координац. числа) 0,110 нм (5), 0,117 нм (6), 0,131 нм (8) для Bi3+ , 0,090 нм (6) для В15+ , 0,213 нм для Bi3-.

Диаграмма состояния висмута при высоких давлениях. Пунктирные линии-приблизительные границы областей существования фаз.

Содержание висмута в земной коре 2*10-5 % по массе, в морской воде — 2-10 5 мг/л. Важнейшие минералы — висмутин Bi2S3, самородный Bi, козалит Pb2Bi2S5, тетрадимит Bi2Te2S, бисмит Bi2O3, бисмутин Bi2CO3 (ОН)4. Собственно висмутовые руды редки. Обычно висмут добывают из свинцовых, медных, оловянных, вольфрамовых и др. руд.

Свойства. Висмут-серебристо-серый металл с розоватым оттенком. Имеет грубозернистое строение. Может существовать в неск. кристаллич. модификациях (см. рис., табл.); при атм. давлении устойчива только модификация I, к-рая при 2,57 ГПа и 25 °С переходит в II, при 2,72 ГПа — в III, при 4,31 ГПа — в IV, ок. 5 ГПа — в V, при 7,74 ГПа — в VI, при 30 ГПа — в IX.

Для висмута т. пл. 271,4 °С (модификация I), т. кип. 1564°С; плотн. 9,80 г/см3, жидкого 10,27 г/см3 (271 °С); Сop26,0 Дж/(моль *К); 11,0 кДж/моль, 177,0 кДж/моль; So298 56,9 Дж/(моль*К); ур-ния температурной зависимости давления пара: над твердым висмутом Igp(rHa) = 9,285 — 9725/T- 0,2401gT+ 1,180Т, над жидким lg р (гПа) = 7,516 — 8929/T- 0,1171g T, температурный коэф. линейного расширения 12,8*10-6 К-1 (283 К); теплопроводность 8,41 Вт/(м*К) при 293 К; 109*10-8 Ом*м, при т-ре плавления твердого висмута 267*10-8 Ом*м, жидкого 127*10-8 Ом*м, температурный коэф.4,2*10-3 К-1 (273 К); т-ра перехода в сверхпроводящее состояние ~ 7 К; стандартный электродный потенциал 0,2 В; диамагнитен, магн. восприимчивость — 1,340*10-9. Твердость по Моосу 2,5, по Бринеллю 89 МПа; 33,6 ГПа, 14,7 МПа. Висмут хрупок, но при 225-250°С может подвергаться пластич. деформации.

В сухом воздухе висмут устойчив, во влажном постепенно покрывается буроватой пленкой оксидов. Заметное окисление начинается ок. 500 °С. Выше 1000°С висмут горит голубоватым пламенем с образованием Bi2O3 (см. Висмута оксиды). Не реагирует с Н2, С, N2, Si. Жидкий висмут незначительно растворяет фосфор.

При сплавлении висмута с серой образуется Bi2S3, с Se и Те — соотв. селениды и теллуриды. При нагр. он взаимод. с галогенами (см. Висмута галогениды). С большинством металлов при сплавлении образует интерметаллич. соед. — висмутиды, напр. Na3Bi, Mg3Bi. He реагирует с соляной к-той и разб. H2SO4. С азотной к-той образует нитрат, с конц.

H2SO4 при нагр. — гидросульфат BiH(SO4)2. Соли висмута легко гидролизуются. Осаждение гидроксисолей висмута начинается при рН ~ 1,6, полное осаждение достигается при рН 4,8. Исключением являются перхлоратные р-ры из-за высокой р-римости гидроксиперхлората Bi(OH)2ClO4. В структуре гидроксосолей (устар. — соли висмутала) присутствуют октаэдрич.

ионы [Bi6O6]6+ , [Bi6O4(OH)4]6+ и [Bi6(он)12]6+.

Важнейшим соед. висмута посвящены спец. статьи. Ниже приводятся сведения о нек-рых других соед. этого элемента.

Нитрат существует в виде Bi(NO3)3*5H2O — бесцв. кристаллы с т. пл. 75 °С и плотн. 2,8 г/см3. В воде раств. инконгруэнтно с образованием осадка гидроксинитрата Bi(OH)2NO3. Устойчив в разб. р-рах HNO3.

Хорошо раств. в эфире и ацетоне. Гидроксииитрат — бесцв. кристаллы с перламутровым блеском; при 400-450 °С разлагается до Bi2O3; не раств. в воде, легко раств. в к-тах. Вяжущее и антисептич. ср-во.

Сульфат Bi2(SO4)3 — бесцв. кристаллы; образует три-и гептагидраты. Так же, как гидросульфаты и гидроксисульфаты, мало раств. в воде (не более 0,3% по массе в пересчете на Bi2O3); выше ~ 400 °С разлагается с образованием оксисульфатов.

При сплавлении Bi2O3 и SiO2 образуются ортосиликат Bi4(SiO4)3 (т. пл. 1020°С), отвечающий по составу минералу эвлитину, и оксисиликат (силикосилленит) Bi12SiO20 (т. пл. 880 °С). Эти соед. благодаря их пьезоэлектрич. и электрооптич. св-вам применяют в радиоэлектронике. Они м. б. синтезированы также гидротермальным путем из оксидов в р-рах щелочей.

Сесквиселенид Bi2Se3 и. сесквителлурид Bi2Te3 по св-вам напоминают Bi2S3 (см. Висмута сульфиды). Кристаллизуются в ромбоэдрич. решетке (пространств. группа RЗm, z = 9). Для Вi2Se3 а = 0,418 нм, с = 2,87 нм; т. пл. 706 °С; плота.

Получают Bi2Se3 и Bi2Te3 сплавлением элементов в кварцевом или графитовом тиглях в инертной атмосфере или под слоем флюса.

Иногда сесквителлурид и его сплавы с сесквиселенидом производят горячим прессованием смеси порошков элементов с послед. отжигом. Используют их как материалы термоэлектрич. генераторов.

Известны также низшие селениды и теллуриды общих ф-л ВiЭ2 (обладают широкими областями однородности), Вi2Э и др. Все они плавятся инконгруэнтно.

Получение. Содержание висмута в рудах обычно составляет десятые или сотые доли процента (только для очень немногих месторождений — неск. %). При переработке руд висмут попадает в свинцовые, медные и др. концентраты. Из этих концентратов получают ок. 90% всего добываемого висмута.

Осн. источник висмута — свинцовые концентраты, получаемые при переработке свинцовых, а также свинцово-цинковых и др. полиметаллич. руд. Они содержат неск. сотых процента висмута, иногда — до 0,2%.

При переработке этих концентратов висмут почти полностью попадает в черновой свинец, из к-рого удаляется при его рафинировании. Обычно выделение висмута из свинца производится действием Mg и Са, при этом висмут переходит в дроссы (поверхностные слои) в виде CaMg2Bi2.

Известен также способ отделения висмута действием К и Mg. Иногда применяют электролитич. рафинирование, при к-ром висмут переходит в шламы.

Дроссы для удаления Са и Mg переплавляют под слоем щелочи с добавлением окислителя (NaNO3).

Обогащенный сплав обычно подвергают электролизу в кремнефторидной ванне с получением шламов, к-рые далее переплавляют на черновой висмут. Иногда для отделения Рb применяют обработку С12.

В медных концентратах содержание висмута обычно составляет неск. тысячных процента, лишь изредка — десятые доли. При их переработке висмут концентрируется в пылях плавильных печей и конвертеров, откуда его извлекают восстановительной плавкой с содой и углем.

Медно-висмутовые концентраты со сравнимым содержанием этих элементов перерабатывают гидрометаллургич. путем. Выщелачивание производится при ~ 105 °С соляной к-той или H2SO4 с добавлением хлоридов металлов. Висмут выделяют из р-ров гидролитич.

осаждением (рН ~ 2,5) в виде окси- или гидроксихлоридов либо восстановлением железом в виде металла (цементация). Для отделения висмута от сопутствующих металлов м. б. использованы экстракция и ионный обмен.

Осадки оксихлорида переплавляют с добавлением соды и угля: 4ВiOС1 + 2Na2CO3 + ЗС -> 4Bi + 4NaCl + 5СО2.

Собственно висмутовые концентраты (содержат обычно не более 3-5% висмута по массе, в редких случаях 30-60%) получают обогащением висмутовых руд флотацией и др. способами.

Перерабатывают концентраты путем восстановительной плавки (после обжига или агломерации) либо осадительной плавки с добавлением металлич. железа.

Известны содовая плавка (4Bi2S3 + 12Na2CO3 -> 8Bi + 9Na2S + 3Na2SO4 + 12CO2), а также щелочная с NaOH.

Рафинирование висмута заключается в последоват.

Применяют также электролитич. рафинирование как в водных р-рах [В1С13, Bi2(SiF6)3], так и в солевых расплавах. Для получения висмута высокой чистоты используют комбинацию разл. методов.

Определение. Качественно висмут обнаруживают действием на его р-ры CS(NH2)2, KCNS (в обоих случаях происходит желтое окрашивание), цинхонина с KI (оранжевое), а также по ускорению восстановления солей Рb2+ станнатом Na2SnO2 (черный осадок).

Количественно висмут определяют: комплексонометрически в присут. пирокатехинового фиолетового, ксиленолового оранжевого или др. индикаторов; фотометрически с применением CS(NH2)2 или его производных (напр.

, о-толилтиокарбамида), дитизона, динафтилтиокарбазона и их производных.

Для отделения висмута от сопутствующих элементов используют гидролитич. осаждение в виде гидроксисолей. Висмут может быть осажден из р-ров также в виде фосфата BiPO4*H2O, оксикарбоната (ВiO)2СО3*0,5Н2О, гидроксихромата Bi(OH)CrO4 и др. Для отделения висмута используют также осаждение купфероном, тионалидом, 8-гидроксихинолином, экстракцию аминами из солянокислого р-ра.

Применение. Металлич. висмут — компонент легкоплавких сплавов, припоев, баббитов и др., присадка к легко обрабатываемым сталям, др. сплавам, алюминию. Сплавы висмута с Мп применяют для изготовления мощных постоянных магнитов.

Мировое произ-во висмута (без СССР) ок. 2600 т/год (1982). Осн. производители — Австралия, Япония, Боливия, Перу. Висмут известен с 18 в. Его хим. индивидуальность установлена в 1739 И. Потто м.

===

Исп. литература для статьи «ВИСМУТ»: Глембоцкий В. А., Соколов Е. С, Соложенкин П. М., Обогащение висмутсодержащих руд, Душ., 1972; Металлургия висмута, А.-А., 1973; Самсонов Г. В., Абдусалямова М. Н., Черногоренко В. Б., Висмутиды, К., 1977. П.И.Федоров.

Страница «ВИСМУТ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

АБВГДЕЖЗИКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЭЮЯ

Еще по теме:

• Висмут — справочник по веществам

Источник: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/757.html

Bi — Висмут

ВИСМУТ (лат. Bismuthum), Bi (читается «висмут», до середины 20 века произносили «бисмут»), химический элемент V группы периодической системы, атомный номер 83, атомная масса 208,9804.

Серебристо-серый металл с розоватым оттенком. Природный висмут состоит из одного нуклида 209Bi. Конфигурация внешнего электронного слоя 6s2p3. Висмут образует соединения в степенях окисления +3, +5, –3 (валентности III и V) и очень редко +1 и +2.

Радиус нейтрального атома висмута 0,182 нм, радиус ионов Bi3+ — 0,110-0,131 нм, Bi5+ — 0,090 нм, Bi3– — 0,213 нм. Энергии последовательной ионизации атома висмута 7,289; 16,74; 25,57; 45,3 и 56,0 эВ; сродство к электрону 0,7 эВ.

По шкале Полинга электроотрицательность висмута 1,9.

В периодической системе висмут — последний стабильный (не радиоактивный) элемент. По некоторым данным, 209Bi слабо радиоактивен, но его период полураспада столь велик (около 1017 лет), что этот нуклид можно считать стабильным.

Название: введен в химическую номенклатуру в 1819 году шведским химиком Й. Берцелиусом. Происхождение названия элемента однозначного объяснения не имеет.

Свойства: при обычном давлении существует только одна ромбоэдрическая модификация висмута (параметры решетки с периодом а = 0,4746 нм и углом 57,23o).

Температура плавления 271,4°C (висмут — один из самых легкоплавких металлов), температура кипения 1564°C, плотность 9,80 кг/дм3. При плавлении висмут уменьшается в объеме (как лед), т.е. твердый висмут легче жидкого.

При высоких давлениях существуют другие модификации металлического висмута. Висмут хрупок, легко растирается в порошок. Висмут — самый сильный диамагнетик среди металлов.

В сухом воздухе висмут не окисляется, во влажной атмосфере постепенно покрывается пленкой оксидов. При нагревании выше 1000°С сгорает с образованием основного оксида Bi2O3.

При сплавлении висмута и серы образуется сульфид состава Bi2S3, обладающий полупроводниковыми и термоэлектрическими свойствами. При сплавлении висмута с селеном (Se) или теллуром (Te) образуются, соответственно, селенид или теллурид висмута.

Известны галогениды висмута состава BiX3, пентафторид BiF3, а также оксигалогениды составов BiOX (X = Cl, Br, I).

При действии кислот на сплав висмута с магнием (Mg) образуется висмутин BiH3.

При взаимодействии висмута с металлами образуются висмутиды, например, висмутид натрия (Na) Na3Bi, висмутид магния (Mg) Mg3Bi и др. При понижении рН растворов солей висмута (III) (нитрата, перхлората и др.

) в осадок выпадают различные гидроксосоли, например, Bi(OH)2NO3. Ранее считалось, что они содержат ион BiO+ — (висмутил-ион), однако установлено, что такие гидроксосоли содержат октаэдрические катионы [Bi6(OH)12]6+, [Bi6O4(OH)4]6+ и [Bi6(OH)12]6+.

Растворимые соли висмута ядовиты.

История открытия: висмут известен с 15 века, но его долго принимали за разновидность олова, свинца или сурьмы. В 1529 году немецкий ученый в области горного дела и металлургии Г. Агрикола дал первые сведения о металлическом висмуте, его добыче и переработке. Химическую индивидуальность висмута первым установил в 1739 году И. Потт.

источником висмута служат свинцовые, оловянные и другие руды, где он содержится как примесь. При промышленном получении висмута сначала из свинцовых и медных руд (содержание висмута в которых обычно составляет десятые и даже сотые доли процента) готовят концентрат.

Концентраты перерабатывают гидрометаллургическим путем, иногда их подвергают металлотермической обработке (с использованием в качестве восстановителей кальция (Ca) или магния (Mg)). На заключительной стадии очистки висмута применяют экстракцию, различные химические и электрохимические методы.

В России первые килограммы металлического висмута получил в 1918 году К. А. Ненадкевич, разработавший технологию его выплавки.

Нахождение в природе: содержание висмута в земной коре очень мало и составляет всего 9·10–7% (71-е место среди всех элементов). В природе иногда встречается в свободном виде.

Важнейшие минералы: висмутин, или висмутовый блеск, Bi2S3 (81,3% Bi), козалит Pb2Bi2S5 (42% Bi), бисмит Bi2O3(89,7% Bi) и некоторые другие.

Висмут — редкий рассеянный элемент, его собственные минералы (например, висмутин, бисмит) очень редки.

Применение: основное применение висмута — его использование в качестве компонента легкоплавких сплавов.

Сплавы висмута и марганца (Mn) характеризуются ферромагнитными свойствами и поэтому идут на изготовление мощных постоянных магнитов. Соединения висмута, особенно Bi2O3, применяют в стекловарении и керамике, в фармацевтической промышленности, в качестве катализаторов и др.

Источник: http://WebElements.narod.ru/elements/Bi.htm

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 4

Эти полимерные катионы образуют пакеты, РІ которых атомы висмута нижней стороны верхнего слоя лежат РїСЂСЏРјРѕ над атомами висмута верхней стороны нижнего слоя. РђРЅРёРѕРЅС‹ РЎРћ — располагаются двумерными мозаичными рядами внутри тетрагональных полостей, образованных атомами висмута.  [46]

Р�звестны реакции нитрования, окисления, метилирования ( Рё, РїРѕ-РІРёРґРёРјРѕРјСѓ, РёРЅРѕРіРґР° хлорирования) ароматического радикала Сѓ атома висмута.  [47]

Молекула имеет форму пирамиды, три вершины которой занимают атомы кислорода, Р° четвертую — неподеленная электронная пара атома висмута.

Длины связей Bi-O равны 2 091 А.

В свою очередь кристаллическая структура метилцеллозольвата висмута построена из бесконечных цепей, в которые объединены димерные молекулы.

Звено цепочечной структуры включает РґРІР° атома висмута, имеющих искаженную квадратно-пирамидальную координацию Р·Р° счет концевого Рё четырех мостиковых алкоксид-ных РіСЂСѓРїРї.  [48]

РЎР—Р—), РІ РѕСЃРЅРѕРІРµ которой лежит девятислойная упаковка РёР· атомов теллура, РґРІРµ трети октаэдрических пустот заняты атомами висмута. Структура относится Рє тригональной СЃРёРЅРіРѕРЅРёРё, пространственная РіСЂСѓРїРїР° DM — Р Р—С‚.  [49]

Состав образующихся продуктов определяется молярным соотношением реагентов, РЅРѕ РІ некоторых случаях оказывает влияние Рё характер органического радикала Сѓ атома висмута.  [50]

Полученные нитросое-динения неплавки, при нагревании разлагаются со взрывом.

Для характеристики РёС… переводят РІ соответствующие дихлориды Ar3BiCl2, имеющие определенные температурные плавления.  [51]

РџРѕ РёС… представлениям, атомы висмута находятся РІ октаэдрическом расположении СЃ четырьмя соседними СЃ РЅРёРјРё атомами кислорода РћРќ — РіСЂСѓРїРї, связывающих РґРІР° соседних атома висмута, С‚.Рµ. вдоль октаэдрической грани.  [52]

Р�Р· сравнения структур карбоксилатов висмута ( пивалата, формиата Рё ацетата), проведенных Писаревским Рё Мартыненко [204], следует, что РІРѕ всех исследованных структурах атом висмута окружен девятью атомами кислорода. Увеличение размеров лигандов РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє уменьшению количества атомов Рћ, образующих мостиковые СЃРІСЏР·Рё, РЅРѕ РїСЂРё этом увеличивается длина этих связей. Последнее РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє тому, что молекулы пивалата висмута объединены РІ изолированные РіСЂСѓРїРїРёСЂРѕРІРєРё, Р° РЅРµ РІ бесконечные образования, как это имеет место РІ случае формиата Рё ацетата висмута.  [53]

Р’ расплавах РёРЅРґРёР№-РІРёСЃРјСѓС‚ СЃ составами, отвечающими твердому соединению In2Bi, были найдены координационные числа — Р± атомов висмута РІРѕРєСЂСѓРі атома РёРЅРґРёСЏ Рё 12 атомов РёРЅРґРёСЏ РІРѕРєСЂСѓРі атома висмута РІ соответствии СЃ теми же числами РІ кристаллическом Ir Bi; такое же соответствие твердому InBi найдено для расплава состава InlBi. Таким образом здесь имеется РЅРµ статистическое, Р° упорядоченное распределение.  [54]

Р’ структуре РЎ8Р·Р’12Р’Рі9 октаэдры BiBr6 соединяются тремя z / РјСЃ-вершинами РІ слои, Р° структура Cs3Bi2Br6Cl3 РїРѕРґРѕР±РЅР° структуре Cs3Bi2Br9 СЃ упорядоченным распределением атомов хлора Рё Р±СЂРѕРјР° РїРѕ вершинам октаэдров РІРѕРєСЂСѓРі атомов висмута. Р’ СЃРІРѕСЋ очередь атомы хлора, Р±СЂРѕРјР° Рё цезия РІ структуре РЎ8Р·Р’12Р’Рі6РЎ1Р· образуют кубическую плотнейшую упаковку, шестая часть октаэдрических пустот которой заселена атомами висмута.  [55]

Р’ настоящей главе описаны реакции, позволяющие осуществить переход между висмуторганическими галогенидами различной степени алкилирова-РЅРёСЏ ( арилирования), Р° также реакции соединений типа R8Bi СЃ галоидными алкилами или металлоорганическими соединениями, приводящие Рє замене РѕРґРЅРѕРіРѕ радикала Сѓ атома висмута РЅР° РґСЂСѓРіРѕР№.  [56]

Согласно исследованиям Троянова и Писаревского [211], в кристаллической структуре В1 ( С2ССНз) з ( рис. 4.

39) РІСЃРµ три ацетатные РіСЂСѓРїРїС‹ бидентантно связаны СЃ атомом висмута ( Bi — O2 7 Рђ), РЅРѕ различным образом участвуют РІ образовании дополнительных мостиковых связей Рћ-Bi…

Р’ первой ацетатной РіСЂСѓРїРїРµ мостиковым является атом кислорода Рћ ( 1), РІРѕ второй РіСЂСѓРїРїРµ мостиковые СЃРІСЏР·Рё образуют РґРІР° атома кислорода Рћ ( 3) Рё Рћ ( 4), Р° атомы Рћ ( 5) Рё Рћ ( 6) третьей ацетатной РіСЂСѓРїРїС‹ РЅРµ образуют мостиковых связей. Координационный полиэдр атома висмута представляет СЃРѕР±РѕР№ неправильный девятивершинник, РІ котором РІСЃРµ 14 граней треугольные.  [57]

Частично обнаруженная РІ нем кристаллическая структура позволила автору [94] отнести ( Р’Р®) 2 ( ЫОз) ( РћРќ) Рє большой РіСЂСѓРїРїРµ тетрагональных Рё псевдотетрагональных соединений, включающей около 60 висмутсодержащих основных солей Рё двойных РѕРєСЃРёРґРѕРІ, среди РЅРёС… BiOCl [ РџРћ ], ( Р’Р®) 2РЎРћ3 [49] Рё РґСЂ. Структуры всех этих соединений, включая ( Р’Р®) 2 ( Р–Р­Р·) ( РћРќ), содержат бесконечно изогнутые слои ( Р’Р®), РІ которых РІСЃРµ атомы кислорода находятся РІ плоскости, Р° атомы висмута альтернативно РїРѕ обеим сторонам плоскости. Каждый атом висмута имеет четыре соседних атома Рћ, Рё каждый атом Рћ тетраэдрически координирован четырьмя атомами Bi. Этот тип структуры является достаточно стабильным. Оксогидроксонитрат СЃ содержанием, %: Bi — 77 56; NOj — 11 57; Рќ2Рћ — 2 2, может быть получен РїСЂРё РґРІСѓС…-пятикратной обработке соединения состава ( IV) РІРѕРґРѕР№ РїСЂРё температуре 100 РЎ.  [58]

Страницы:      1    2    3    4

Источник: https://www.ngpedia.ru/id116695p4.html

Висмут

Общие сведения и методы получения

Висмут (Bi) — серебристо-белый металл с розоватым оттенком.

Достоверных данных об истории и происхождении названия «висмут» нет. Первые сведения о висмуте встречаются в трудах минералога и металлурга начала XVI в. Георга Огриколы. В 1739 г. немецкий химик Потт установил, что висмут является самостоятельным элементом, а ие разновидностью сурьмы, свинца или олова, как это полагали ранее.

Символ элемента Bi впервые введен в химическую номенклатуру в 1819 г. шведским химиком Берцелиусом.

Содержание висмута в земной коре 2• 10-5 % (по массе). Висмут встречается в природе в самородном виде, в соединении с серой, селе­ном, теллуром и некоторыми другими элементами.

Кроме того, для этого элемента характерно образование сульфовисмутитов свинца, серебра и меди.

Собственно висмутовые месторождения встречаются крайне редко. Известно более 70 минералов висмута. Из них промышленный интеpec представляют висмутин, или висмутовый блеск Bi2S3, самородный висмут Bi, бисмит, или висмутовая охра Bi203, тетрадимит, или теллу-ристый висмут Bi2TeS, и бисмутит, или висмутит (BiO)2C03.

Извлечение висмута из висмутсодержащих руд — сложный много­стадийный процесс, осуществляемый различными методами химико-ме­таллургической переработки в зависимости от минералогического соста­ва исходного сырья. Обогащение висмутовых руд проводится флотаци­ей, гравитацией, магнитной сепарацией и др.

Основное количество висмута получают в результате металлургичес­кой переработки полиметаллических медных руд и концентратов и при производстве свинца на стадии его рафинирования. Из концентратов висмут извлекают пиро- или гидрометаллургическим способом.

Из собственных руд висмут получают в малых масштабах. Сульфид­ные руды перерабатывают осадительной плавкой с железным скрапом. Из окисленных руд висмут восстанавливают углем под слоем легкоплав­кого флюса. Полученный черновой продукт содержит примеси сурьмы, меди, мышьяка, свинца, цинка, селена, теллура и др.

Далее черновой висмут подвергают рафинированию огневым и мокрым способами, а так­же электролизом из растворов или из расплавов солей. Первыми двумя способами получают висмут чистотой 99,95 %.

Висмут более высокой чистоты получают гидрометаллургическнм рафинированием (цемента­цией серебра металлическим висмутом), кристаллофизическими метода­ми (вытягивание из расплава, зонная плавка), двухстадийной перегон­кой, методом дистилляции.

Физические свойства

Химические свойства

В соединениях проявляет степени окисления —3, +1, +2, +3, +4, +5, причем чаще всего +3. Висмут почти не окисляется при обычной температуре в сухом воздухе, длительное время сохраняя серебристо-белый цвет, а во влажном воздухе покрывается тончайшим слоем ок­сида.

При нагревании на воздухе выше температуры плавления висмут легко окисляется, при температурах выше 1000 °С сгорает, образуя ок­сид висмута (III) Bi 2 03.

Оксид висмута (IV) Bi 2 04получается при окислении оксида висму­та (III) ферроцианидом калия в концентрированном растворе едкого кали или персульфата аммония в разбавленном растворе едкого натра. Оксид висмута (V) Bi 2 05— ангидрид не выделенной в свободном со­стоянии висмутовой кислоты НВЮ3. Соли висмута (III) легко гидроли-зуются, переходя в основные соли, малорастворимые в воде.

Соединение висмута с водородом — висмутин, или гидрид висмута BiH3, — очень нестойкий ядовитый газ, разлагающийся уже при ком­натной температуре; получается при действии НС1 на сплав висмута с магнием.

В соляной и разбавленной серной кислотах висмут не растворяется, легко переходит в раствор при действии азотной кислоты или царской водки, а также при нагревании с концентрированной серной кислотой.

При растворении металлического висмута или его соединений в концен­трированной серной кислоте и дальнейшем концентрировании раствора кристаллизуется кислый сульфат Bij (S04 )3 -H 2 SOv6H20, который при нагревании до 350°С переходит в средний сульфат Bi 2 (S04)3, хорошо растворимый в кислотах.

Средний карбонат висмута неизвестен, основной карбонат образует­ся при обработке раствора соли висмута избытком карбоната щелоч-

С азотом висмут дает нитраты. Прн нагревании кристаллогидрата Bi(N03)3-5H20 до 30 °С начинает выделяться азотная кислота, при 75,5 °С кристаллогидрат распадается на жидкую фазу и основную соль состава Bi205-N205-H20. Водой гидролизуется с образованием основ­ных солей.

Основные нитраты висмута — продукты гидролиза азотнокислых растворов Bi(N03)3 при разбавлении их водой или под действием NaHC03 и NaN03, органических оснований. Состав основных нитратов зависит от температуры, концентрации и кислотности раствора.

Висмут легко образует галогениды. Однохлористый висмут BiCl — неустойчивое твердое вещество черного цвета, получается растворением металлического висмута в расплавленном BiClj.

Двуххлористый висмут BiCl2 получается при медленном действии хлора на висмут или при восстановлении треххлористого висмута в про­цессе нагревания с фосфром, серебром, цинком, ртутью, оловом. Трех-хлористый висмут BiCl3 получают хлорированием металлического вис­мута или растворением Bi203 в соляной кислоте или висмута в царской водке.

Висмут легко образует галогениды. Однохлористый висмут BiCl— в закаленной трубке с металлическим висмутом.

• Трехфтористый висмут BiF3 получается осаждением из раствора Bi(N03)3 концентрированным раствором KF или действием HF на Bi(OH)3 при нагревании.
• Пятифтористый висмут BiF5 образуется при возгонке во время на­гревания BiF3 в токе фтора.
• Однобромистый висмут BiBr растворяется в воде и соляной кислоте с выделением висмута; двухбромистый висмут BiBr2 образуется при сплавлении висмута с трехбромистым висмутом, хорошо растворяется в соляной кпе юте; трехбромистый висмут BiBr3 получается при нагре­ве висмута в парах брома или при растворении порошка висмута в в броме с последующей дистилляцией продукта.
• Трехиодистый висмут ВП3 получают нагреванием висмута в парах иода или смеси иода и висмута в углекислоте или водороде.
• При воздействии сероводорода на оксид висмута образуется моно­сульфид висмута BiS — вещество, неустойчивое при нагревании на воздухе и в парах воды.

Сульфид висмута Bi2S3 получается в виде черно-бурого осадка при действии сероводорода на растворы солей висмута или при сплавлении висмута с серой.

Это вещество незначительно возгоняется при высоких температурах в токе С02; при нагревании его в токе водорода образу­ется металлический висмут.

BiS3 легко растворяется в разбавленной азотной кислоте при комнатной температуре, в любой концентрации разлагается с выделением сероводорода, не растворяется в гидросуль­фидах щелочных металлов и окисляется в растворе FeCI3 с выделением элементарной серы.

Со многими металлами (Na, К, Ru, Cs, Са и др.

) висмут образует тугоплавкие интерметаллические соединения — висмутиды, с сурьмой — непрерывный ряд твердых растворов, с легкоплавкими тяжелыми ме­таллами (Pb, Sn, Cd и др.

) — эвтектики с температурой плавления от 33 до 156°С Электрохимический эквивалент для висмута со степенью окисления +5 равен 0,43316 мг/Кл, со степенью окисления +3 -~ 0,72193 мг/Кл.

Технологические свойства

При комнатной температуре висмут представляет собой хрупкий металл, легко разрушающийся под воздействием внешней силы, вплоть до пре­вращения в порошок. Поскольку при обычных температурах висмут хрупок, его отливкам сразу придают нужную форму.

При повышенных температурах висмут приобретает пластические свойства, и его можно подвергать обработке давлением различными способами. Так, горячим выдавливанием через очко можно получить пруток, проволоку диамет­ром до 0,1 мм и пластинки толщиной до 0,2—0,3 мм.

Оптимальная тем­пература деформации 150—250 °С. С повышением чистоты пластич­ность висмута увеличивается.

Области применения

Висмут широко применяется в производстве легкоплавких сплавов. В системе Bi — Pb — Sn — Cd существуют композиции, например сплав Вуда, температура плавления которых около 55—70 °С.

Имеются также двойные и тройные легкоплавкие сплавы висмута с указанными элемен­тами, которые используются в производстве разного рода предохрани­телей, в противопожарных устройствах, в ваннах для термической об­работки и отпуска металлических изделий при низких температурах, при изготовлении зубоврачебных отливок, а также клише с деревянных матриц и т. д.

В черной и цветной металлургии применяют висмут в виде добавок к нержавеющим сталям, чугунам и цветным сплавам. Добавка 2—4 °/о Bi к нержавеющим хромоникелевым сталям улучшает их обрабатывае­мость резанием.

Эффективна добавка висмута к чугуну в количестве 0,3—0,2 %, в результате чего образуется структура с графитом.

1. Висмут применяют при получении литой катодной меди с мелкозер­нистой структурой, а также вводят в некоторые бронзы, что способст­вует улучшению их литейных и коррозионных свойств.
2. Алюминиевые сплавы с добавками висмута хорошо обрабатываются на станках-автоматах и их используют для изготовления деталей в при­боростроении и радиотехнике.
3. Висмут широко применяется в виде добавок к подшипниковым сплавам на алюминиевой основе.
4. Магнитные сплавы марганец—висмут используются для создания очень стойких к размагничиванию постоянных магнитов, которые име­ют более высокую коэрцитивную силу по сравнению с магнитами из других сплавов.
5. Тонкая пленка из сплава марганец — висмут обладает способностью к магнитной записи, которую трудно нарушить случайными посторон­ними полями.

Широкой областью применения висмута является стекольная про­мышленность. Триоксид висмута употребляют также для изготовления цветных эмалей и глазурей.

• Висмут, его соединения и сплавы применяют также в холодильной технике.
• В последнее время висмут иашел применение в атомной технике, где его используют в сплаве с ураном в жидком состоянии в качестве теп­лоносителя.
• Большое применение висмут имеет в фармакологии при изготовле­нии антисептических и дезинфицирующих препаратов.

Источник: https://ibrain.kz/himiya-svoystva-elementov/vismut