Висмут и его характеристики

До XVIII века этот элемент часто ошибочно принимали за олово или свинец. Его в два раза больше, чем золота, и он входит в состав популярного препарата против расстройств пищеварения Пепто-Бисмол.

Давайте я вам расскажу подробнее про висмут и про то, как получаются такие кристаллы …

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.

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.

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.

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

Bi + HNO3(конц.) => Bi(NO3)3 + …

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

Висмут входит, например, в известный сплав Вуда, температура плавления которого ниже температуры кипения воды, во многие другие сплавы, используемые, например, при изготовлении легкоплавких предохранителей.

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.

Некоторое значение висмут имеет в ядерной технологии при получении полония — важного элемента радиоизотопной промышленности. Соединения висмута, особенно Bi2O3, применяют в стекловарении и керамике, в фармацевтической промышленности, в качестве катализаторов и др.

Висмут относится к токсичным ультрамикроэлементам.

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.

Соли висмута используют с 1700-ых гг. для лечения таких болезней, как диарея, а также для облегчения симптомов холеры.

Во время разлива нефти в Мексиканском заливе, морских птиц заставляли глотать это вещество, чтобы вывести нефть, которая попала в их организм.

Хотя это вещество было известно с древних времен, слово «висмут» появилось впервые в конце XVII века. Алхимики применяли его в своих опытах в средние века. Шахтеры, добывавшие руду, называли его tectum argenti. Это переводится, как «производство серебра». Шахтеры полагали, что висмут был наполовину серебром.

И красота его кристаллов, несомненно, указывает на то, почему они так считали.

Название висмута считается латинизированной версией старогерманского слова «виссмут», и лишь в 1546 году немецкий ученый Георгий Агрикола (отец минералогии) заявил, что висмут – это отдельный металл.

Висмут применялся не только в Европе: хотя его андское название было утеряно, инки использовали висмут для изготовления холодного оружия.

Из-за этого мечи инков были очень красивыми, и их сияние было результатом радужного окисления – химической реакции с кислородом. Разница в цветах – это результат разной толщины слоя окиси поверх кристалла.

Когда на кристаллы висмута попадает прямой свет, эти колебания в толщине приводят к разным длинам волн для прерывания отражения. Поэтому мы и получаем красивый эффект радуги.

В периодической таблице висмут имеет несколько соседей (его номер – 81), и если принять их вовнутрь, можно причинить серьезный урон здоровью. В этот список входят свинец, сурьма и полоний. И хотя висмут имеет высокую атомную массу, он всегда считался стабильным (долгие годы он даже считался самым стабильным элементом в плане массы).

Тем не менее, недавно обнаружилось, что этот элемент слегка радиоактивный. Но не волнуйтесь, висмут не может убить. На самом деле сплавы висмута уже давно заменяют свинец (в таких предметах, как вентили для питьевых водопроводных систем).

В слитке чернового свинца содержится до 10% висмута, и для его добычи нужно пройти несколько стадий. Однако после двух главных процессов, в этой смеси остается еще много других металлов.

Чтобы получить чистый висмут, нужно расплавить переработанную смесь, а затем добавить хлор-газ. Остальные металлы добывают в их хлоридной форме, после чего остается чистый висмут.

Висмут имеет некоторые удивительные характеристики. Как вы знаете, вода – одно из немногих веществ, которое является более плотным в жидкой форме, чем в твердой.

 В этом висмут похож на воду – в твердой форме он увеличивается на 3%.

Он также более диамагнитный, чем любой другой металл на планете. Диамагнетизм присутствует во всех материалах – это свойство, создающее магнитное поле. С другой стороны, висмут имеет самый низкий показатель теплопроводности, чем у любого другого металла.

Считается, что висмут обладает низким воздействием на окружающую среду. Это потому, что его составляющие не очень растворимы, поэтому в воде он не может навредить людям.

Однако в плане влияния висмута на окружающую среду были проведены лишь ограниченные исследования.

Фото 11.

Вообще, висмут — это легкоплавкий металл, который расширяется при затвердевании, поэтому слитки не имеют усадочной раковины, а наоборот, имеют выпуклую поверхность. Применяется висмут, в основном, для изготовления легкоплавких сплавов и припоев.

Чистый, неокисленный висмут имеет серебристо-белый цвет с небольшим красноватым оттенком. Радужная окраска этого кристалла обусловлена наличием тонкой оксидной пленки на его поверности. При желании, окраску легко удалить. Достаточно просто промыть кристалл разбавленной соляной кислотой, и его поверхность станет серебристой.

Если расплавленный металл залить в форму и дать ему затвердеть, то получится слиток. Но кристаллы висмута получаются немного по-другому.

Получить такие фантастические кристаллы висмута (только висмута! с другим металлом такое не получится!) можно так. Нужен очень чистый висмут. Чем он чище, тем красивее получатся кристаллы. Расплавленный на горелке металл выливается в подогретую ёмкость.

 Такую красивую окраску кристаллы висмута приобретают в результате окисления поверхностного слоя металла, причем чем выше чистота исходного металла, тем более красиво окрашивается кристалл.

Фото 12.

И еще что нибудь интересное про недра нашей Планеты:  вот например очень интересный Деревянистый ОПАЛ, а вот  Крупнейший в мире аквамарин, ну и в заключении Самый большой сапфир в мире. А еще к вам такой вопрос: вы уверены. что в природе не бывает прямых граней ?  Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия — http://infoglaz.ru/?p=38117

Источник: https://masterok.livejournal.com/1499068.html

Что такое висмут, его свойства, соединения, получение и применение :: SYL.ru

Что такое висмут? Удивительный металл необычной формы и внешности, который еще в Средневековье использовался алхимиками во многих опытах.

Его называли tectum argenti, что переводится, как «производство серебра», ведь люди действительно считали, что этот металл наполовину состоит из него.

Его применяли во многих сферах и даже добавляли в сплавы, из которых делали холодное оружие – так мечи приобретали особый блеск и красоту. Что же представляет собой этот элемент, и какими особенностями он обладает?

Нахождение в природе

Рассказывая о том, что такое висмут, следует отметить, что в земной коре этот элемент содержится в количестве 2х10−5 % по массе, а в морской воде 2х10−5 мг/л.

Также он находится в рудах. В этих полезных ископаемых висмут содержится, как в форме собственных минералов, так и в виде примесей в сульфатных солях и сульфидах других металлов.

Порядка 90 % висмута добывается посредством извлечения его из проходящих обработку медных, оловянных и свинцово-цинковых руд, а также из концентратов. В них обнаруживаются сотые, а порой и десятые доли процента этого вещества.

Крайне редко в природе встречаются висмутовые руды. В них наблюдается высокая концентрация вещества – от 1 % и выше. Состав таких руд включает в себя самородный висмут (образуется в гидротермальных жилах), висмутин (простой сульфид), тетрадимит, козалит, бисмит, бисмутит, виттихенит, айкинит и галеновисмутит.

Месторождения

Висмут – металл, который в высоких концентрациях скапливается, как правило, в горных породах (пегматиты), в средне- и высокотемпературных гидротермальных и в контактово-метасоматических месторождениях.

Как уже говорилось выше, он обычно образует комплексные руды с другими элементами. Они также отличаются, в основном по типу оруденения. В Боливийской провинции, например, распространены сульфидно-касситеритовые месторождения, из которых извлекают этот металл. В Забайкалье — кварц-вольфрамитовые.

В России и за рубежом особенно распространены гидротермальные месторождения. В Средней Азии и Италии – медно-висмутовые. В Германии, США и Канаде – пятиэлементные. В таких месторождениях самородный висмут ассоциируется с арсенидами серебра, кобальта и никеля, а еще с ураном.

Но самое масштабное месторождение данного металла находится в Перу, в городе Серро-де-Паско. Висмут там добывают в больших количествах, извлекая его в процессе переработки свинцовых концентратов.

Процесс получения

В продолжение темы о том, что такое висмут, стоит рассказать, как именно его добывают.

Получение этого металла основано на переработке руды, а также свинцовых и медных концентратов посредством методов, используемых в сферах пиро/гидрометаллургии.

Есть и другой способ, но он используется лишь в случае получения висмута из сульфидных соединений. Процесс подразумевает переработку медных концентратов, сопровождающуюся осадительной плавкой с железным скрапом и флюсом.

В том случае, если используются окисленные руды, то металл восстанавливают углеродом под слоем флюса. Происходит это в температурном режиме от 900 до 1000 °C. Углерод, кстати, может быть заменен сульфитом натрия. С применением данного кристаллогидрата можно восстановить оксид висмута при меньшей температуре (800 °C).

Для получения сульфида данного металла применяют соду или гидроксид натрия. В этих случаях устанавливается температура в 950 и 500-600 градусов соответственно.

Специфика процесса

Отдельно стоит сказать про извлечение висмута из чернового свинца. Данный процесс специфичен тем, что он подразумевает выделение металла при помощи кальция или магния. Висмут при этом, имея вид соединения CaMg2Bi2, накапливается в верхних слоях.

Как в дальнейшем металл очищается от магния или кальция? Посредством его переплавки под щелочным слоем с добавлением окислителя NaNO3. Затем полученное вещество подвергают электролизу с получением шлама (отходные вещества). Этот продукт и переплавляют в черновой висмут.

Важно оговориться, что гидрометаллургический способ получения данного элемента характеризуют более высокие экономические показатели и соответствующая чистота полученного вещества. Этот метод основан на растворении висмутосодержащих руд, сплавов и полупродуктов. Для этого используется соляная и азотная кислоты.

За растворением следует выщелачивание получившейся жидкости. Для осуществления этого процесса используют серную кислоту или растворы хлорида натрия. Это последний этап, затем висмут извлекают и очищают посредством экстракции.

Кстати, еще есть методы двухстадийной перегонки, зонной плавки и гидрометаллургического рафинирования. Их применяют для получения самого чистого висмута.

Модификации металла

Что такое висмут? Визуально это – серебристо-белый металл, переливающийся различными оттенками. Чистый висмут отливает преимущественно розовым. Металл, в котором доминирует какой-либо другой цвет, является аллотропной модификацией.

Их, кстати, немало. Модификации возникают вследствие воздействия высокого давления. Если подвергнуть висмут температуре в +25 °C и давлению в 2,57 ГПа, то кристаллическая решетка этого вещества претерпит полиморфное превращение. Ее форма перестанет быть ромбоэдрической и станет моноклинной.

Также изменения решетки происходит при других показателях давления (5 ГПа, 4,31 ГПа и 2,72 ГПа). А если довести его до уровня в 7,74 ГПа, то она и вовсе приобретет кубическую форму. Тетрагональной решетка становится при давлении в 2,3—5,2 ГПа.

Физические свойства

Висмут – химический элемент, являющийся поистине уникальным. Лишь у немногих веществ при их плавлении наблюдается повышение плотности, и он к ним относится. Когда висмут переходит в жидкое состояние из твердого, данный показатель изменяется с 9,8 г/см3 до 10,07 г/см3.

С ростом температуры увеличивается и удельное электрическое сопротивление этого вещества. При обычных условиях (+17.5 °C), данный показатель составляет 1,2 мкОм·м. При плавлении сопротивление уменьшается. При температуре в 269 °C, когда висмут еще находится в твердом состоянии, оно равно 2,67 мкОм·м. А когда она повышается до 272 °C, то показатель сразу падает до 1,27 мкОм·м.

Если сравнивать висмут с другими металлами, то по свойствам к нему ближе всего будет ртуть. У них обоих низкая теплопроводность, составляющая 7,87 Вт/(м·К) при 300 К.

Магнитные свойства

Конечно же, рассказывая про свойства висмута, нельзя не отметить, что это самый диамагнитный металл из всех существующих. Его магнитная восприимчивость равна 1,34·10−9 при 293 K. И данное качество, при наличии висмута, можно заметить невооруженным взглядом. Если подвесить образец металла на нитку и поднести к нему магнит, то он заметно от него отклонится.

Важнейшие соединения

Их тоже стоит отметить вниманием. Соединений у висмута масса. Но наиболее характерными для него являются те, которые обладают степенью окисления +3 и +5. Вот несколько примеров:

• Оксид висмута (II) BiO. Выглядит как кристаллы серо-черного цвета. Вещество окисляется при температуре в 180 °С, в условиях повышенной влажности. Вступает в реакцию с хлороводородной кислотой, поддается восстановлению монооксидом углерода и водородом.
• Оксид висмута (III) Bi2O3. Представляет собой кристаллы желтого цвета тетрагональной или моноклинной формы. До 1750 °С находятся в твердом состоянии. Плохо растворяются в гидроксидах, аммиаке, ацетоне и в воде, но хорошо в кислотах. Оксид получают, как правило, посредством нагревания висмута в кислороде.
• Гидроксид висмута (III) Bi(OH)3. Выглядит, как аморфный порошок белого цвета. Плохо растворяется в воде и щелочах высокой концентрации, но хорошо в хлориде аммония и глицерине.
• Сульфид висмута (III) Bi2S3. Кристаллы ромбоэдрической формы серо-черного цвета. Имеют ярко выраженные термоэлектрические свойства. Полностью гидролизуются в воде, но не поддаются растворению в минеральных кислотах, сульфидах и прочих жидкостях. Поддается восстановлению кремнием, углеродом и водородом.
• Оксид висмута (V) Bi2O5. Порошок темно-коричневого цвета. При нагревании разлагается, в щелочах и кислотах растворяется. Добывается окислением висмута в щелочных растворах высокой концентрации.

Нитрат висмута

Это – неорганическое соединение с формулой Bi(NO3)3. Оно представляет собой смесь азотной кислоты и соли металла висмута. Выглядят, как бесцветные кристаллы, похожие на соль или сахар. Их можно растворить в воде, вследствие чего нитрат висмута образует кристаллогидрат. Но в подкисленных растворах данное соединение устойчиво.

Интересно, что кристаллогидрат этого вещества способен плавиться при температуре в 75 °С, причем в собственной же кристаллизационной воде.

Стоит отметить, что нитрат может вступать в реакции с холодной концентрированной соляной кислотой, щелочами, фторидами и окислителями (вследствие этого образуются висмутаты).

Применение нитрата

Используют его в нескольких сферах. В фармакологии основной нитрат висмута широко распространен, как эффективный антисептический препарат. Его используют при кожных заболеваниях, а также при недугах желудочно-кишечного тракта.

• Еще нитрат вводят в состав кремов от веснушек, отбеливающих средств для лица, светлые краски для волос и осветлители.
• Кроме перечисленного, пигмент добавляют в испанские и жемчужные белила.

Где используют металл?

Применение висмута в наши дни очень распространено. Данный элемент используют в самых разных сферах.

Висмут ценится за свою легкоплавкость. Его используют при производстве автоматических огнетушителей – делают для них предохранители.

Еще из него изготавливают модели для отливки сложных деталей, поскольку висмут имеет повышенные литейные свойства, и может заполнить мельчайшие детали формы. Им заливают металлографические шлифы, используют в протезировании. Вот еще несколько способов его применения:

• Висмут добавляют к олову, чтобы оно не рассыпалось в порошок при низких температурах. Атомы этого металла будто бы «цементируют» его решетку.
• Из марганцево-висмутового сплава изготавливают постоянные магниты.
• Висмут добавляют в количестве 0.01 % к другим сплавам, что улучшает их пластические свойства.
• Трехокись этого металла используется в производстве полимеров как катализатор.
• С применением висмут-цезий-теллура изготавливают качественный материал, используемый в создании полупроводниковых холодильников.
• В ядерной физике, геологии и томографии применяется германат висмута — сцинтилляционный материал.
• Для получения полония-210 также необходимо добавление этого вещества.

Перечень можно продолжить. Металл используют как химический источник тока, материал для обработки прочных сплавов, применяют его в ядерной энергетике и в изготовлении топливных элементов, в производстве тетрафторгидразина. Сферы многогранны. Это лишний раз подтверждает уникальность обсуждаемого вещества.

Сфера медицины

Выше уже было сказано, что в некоторые лечебные препараты висмут, а точнее, его нитрат, активно добавляется. Но на этом его применение в медицине не заканчивается.

Соли висмута – одно из немногих активных веществ, которое может уничтожить бактерии Helicobacter Pylori, провоцирующие язвенную болезнь. Это было установлено недавно. Но уже сейчас добавляется во многие препараты висмут. А точнее, его субнитрат, трикалия дицитрат и ранитидина висмута цитрат.

Также доказано, что применение медикаментов с содержанием данного вещества снижает токсический эффект от химиотерапии. А на основе висмутовых соединений (трибромфенолят, субцитрат, карбонат, тартрат и т. д.) разработана масса медицинских препаратов.

Кстати, оксохлорид висмута активно применяется как рентгеноконтрастное средство и как наполнитель при изготовлении кровеносных сосудов.

Источник: https://www.syl.ru/article/365281/chto-takoe-vismut-ego-svoystva-soedineniya-poluchenie-i-primenenie

№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.

Висмут входит, например, в известный сплав Вуда, температура плавления которого ниже температуры кипения воды, во многие другие сплавы, используемые, например, при изготовлении легкоплавких предохранителей.

Некоторое значение висмут имеет в ядерной технологии при получении полония — важного элемента радиоизотопной промышленности. Соединения висмута, особенно Bi2O3, применяют в стекловарении и керамике, в фармацевтической промышленности, в качестве катализаторов и др.

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 Bi

Висмут в таблице менделеева занимает 83 место, в 6 периоде.

Символ	Bi
Номер	83
Атомный вес	208.9804000
Латинское название	Bismuthum
Русское название	Висмут

Как самостоятельно построить электронную конфигурацию? Ответ здесь Bi: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p3 Короткая запись:

Bi: [Xe] 6s2 4f14 5d10 6p3

• Порядок заполнения оболочек атома висмута (Bi) электронами: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p.
• На подуровне ‘s’ может находиться до 2 электронов, на ‘s’ — до 6, на ‘d’ — до 10 и на ‘f’ до 14
• Висмут имеет 83 электрона, заполним электронные оболочки в описанном выше порядке:
• 2 электрона на 1s-подуровне
• 2 электрона на 2s-подуровне
• 6 электронов на 2p-подуровне
• 2 электрона на 3s-подуровне
• 6 электронов на 3p-подуровне
• 2 электрона на 4s-подуровне
• 10 электронов на 3d-подуровне
• 6 электронов на 4p-подуровне
• 2 электрона на 5s-подуровне
• 10 электронов на 4d-подуровне
• 6 электронов на 5p-подуровне
• 2 электрона на 6s-подуровне
• 14 электронов на 4f-подуровне
• 10 электронов на 5d-подуровне
• 3 электрона на 6p-подуровне

Степень окисления висмута

Атомы висмута в соединениях имеют степени окисления 5, 3, 1, -3.

Степень окисления — это условный заряд атома в соединении: связь в молекуле между атомами основана на разделении электронов, таким образом, если у атома виртуально увеличивается заряд, то степень окисления отрицательная (электроны несут отрицательный заряд), если заряд уменьшается, то степень окисления положительная.

Ионы висмута

Bi 0

Валентность Bi

Атомы висмута в соединениях проявляют валентность V, III, I.

Валентность висмута характеризует способность атома Bi к образованию хмических связей. Валентность следует из строения электронной оболочки атома, электроны, участвующие в образовании химических соединений называются валентными электронами. Более обширное определение валентности это:

Число химических связей, которыми данный атом соединён с другими атомами

Валентность не имеет знака.

Квантовые числа Bi

Квантовые числа определяются последним электроном в конфигурации, для атома Bi эти числа имеют значение N = 6, L = 1, Ml = 1, Ms = ½

Видео заполнения электронной конфигурации (gif):

Источник: https://k-tree.ru/tools/chemistry/periodic.php?element=Bi

Висмут и его характеристики

Висмут – мало распространенный в природе элемент: содержание его в земной коре составляет 0,00002% (масс.). В природе он встречается как в свободном состоянии, так и в виде соединений – висмутовой охры Bi2O3 и висмутового блеска Bi2S3.

В свободном состоянии висмут представляет собой блестящий розовато-белый хрупкий металл плотностью 9,8 г/см 3 (рис. 1).Хрупкий. Температура плавления  — 271,4oС, кипения — 1552oС.При комнатной температуре на воздухе висмут не подвергается окислению.

Рис. 1. Висмут. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса висмута

Относительной молекулярная масса вещества (Mr) – это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (Ar) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии висмут существует в виде одноатомных молекул Bi, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 208,9804.

Изотопы висмута

Известно, что в природе висмут может находиться в виде единственного стабильного изотопа 209Bi. Массовое число равно 209, ядро атома содержит восемьдесят три протона и сто двадцать шесть нейтронов.

Существуют искусственные нестабильные изотопы висмута с массовыми числами от 184-х до 218-ти, а также более десяти изомерных состояний ядер.

Ионы висмута

На внешнем энергетическом уровне атома висмута имеется пять электронов, которые являются валентными:

1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25р 65d106s26р 3.

В результате химического взаимодействия висмут отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Bi0 -3e → Bi3+;

Bi0 -5e → Bi5+.

Молекула и атом висмута

В свободном состоянии висмут существует в виде одноатомных молекул Bi. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу висмута:

Энергия ионизации атома, эВ	7,29
Относительная электроотрицательность	2,02
Радиус атома, нм	0,170

Сплавы висмута

Висмут образует легкоплавкие сплавы с другими элементами; например, сплав висмута со свинцом, оловом и кадмием плавится при 70oС. Эти сплавы применяют в частности, в автоматических огнетушителях, действие которых основано на расплавлении пробки, изготовленной из такого сплава. Кроме того, они используются как припои.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Источник: http://ru.solverbook.com/spravochnik/ximiya/ximicheskie-elementy/vismut-i-ego-xarakteristiki/

Факты О Висмуте

 Висмут-хрупкий, кристаллический, белый металл с легким розовым оттенком. Он имеет множество применений, в том числе косметика, сплавы, огнетушители и боеприпасов. Также известен прежде всего как главный компонент в лекарствах от боли в желудке, таких как Pepto-Bismol.

  Висмут,83 элемент периодической таблицы элементов Менделеева,является металлом постперехода, по данным Национальной лаборатории Лос-Аламоса.(Различные версии периодической таблицы представляют его как металл перехода.

) Металлы перехода — самая многочисленная группа элементов, которая включает медь, свинец, железо, цинк и золото — очень твердые с высокими точками плавления и точками кипения. Пост-переходные металлы имеют некоторые общие характеристики переходных металлов, но мягче,и хуже проводят тепло.

 На самом деле электропроводность висмута и его теплопроводность являются необычно низкими, поэтому его используют для различных форм для плавления,датчиков огня и огнетушителей.

   До недавнего времени висмут считали самым тяжелым элементом, у которого все еще было устойчивое ядро.

Однако в 2003 исследователи  из Института d'astrophysique Spatiale в Орсе, Франция, обнаружили,что висмут распадается в таллий,но ля этого требуется чрезвычайно долгий период полураспада,приблизительно 20 миллиардов лет (это 20 и 18 нулей).

 Иными словами, если 100 граммов висмута-209 (природный изотоп) были в начале Вселенной,более 14 миллиардов лет назад, то  99.9999999 грамм все еще останутся не измененными и в наше время(что по сути делает его самым стабильным элементом).

  Только факты

•  Атомный номер (число протонов в ядре): 83 
•  Атомный символ (на периодической таблице элементов):  Bi 
•  Атомная масса (средняя масса атома): 208.98040 
•  Плотность: 9.79 грамм на кубический сантиметр 
•  Фазы при комнатной температуре: твердый 
•  Точка плавления: 520.53 градусов по Фаренгейту (271.4 градусов по Цельсию) 
•  Точка кипения: 1,564 Ф (2,847 с) 
•  Число природных изотопов (атомы одного элемента с разным количеством нейтронов): 1 
•  Наиболее распространенный изотоп: Bi-209 

   Открытие висмута 

     Хотя висмут бы известен еще в 1400 году его часто путают со свинцом, потому что он такой же тяжелый и имеет низкую температуру плавления.  Французский химик Клод Жоффруа-младший был первым, кто доказал, что висмут отличается от свинца в 1753 году. 

    Слово «висмут» является Латинизированной версией Старого немецкого слова, «weissmuth» или «белого вещества», возможно названный в честь белой окиси элемента.

   Источники висмута 

    В природе висмут встречается в земной коре в небольших количествах в чистом виде и в сочетании с другими элементами в различных соединениях.

 Крупнейший источник висмута найден в минерале висмутин или сульфид висмута (Bi2S3).

Свойства висмута

     По сравнению с другими металлами висмут является самым диамагнитным; т.е. не может быть намагничен и отталкивает магнитные поля. Он также имеет низкую электропроводность, и наибольшее электрическое сопротивление при помещении в магнитное поле, это свойство называется эффектом Холла. 

    Он имеет очень низкую теплопроводность — ниже, чем любой другой металл, кроме ртути.  Он также имеет относительно низкую точку плавления, особенно в сплавах с оловом и свинцом. Висмут горит синим пламенем, и выделяет в атмосферу желтое облако оксида.

   Когда жидкий висмут замораживается, он расширяется, а не сокращается, потому что он формирует кристаллическую структуру, подобную воде.Есть еще 4 элемента ,которые расширяются при застывании:кремний, галлий, сурьма и германий.

  Висмут в вашей аптечке 

   Висмут subsalicylate (C7H5BiO4), продаются под торговыми марками «Пепто-Бисмол» и Каопектат, является известным средством для боли в животе и поносе.  Оно работает путем уменьшения потока жидкости и электролитов в кишечник, уменьшает воспаление в кишечнике, и может убить микроорганизмы, которые могут вызвать диарею.

Много косметики, включая лаки для ногтей, тени для век содержат оксихлорид висмута (BiOCl), жемчужный порошок, который придает продуктам блеск . 

Промышленное и военное применение висмута

• Соединения висмута используются в качестве катализаторов в процессе производства синтетического волокна и каучука. 
•   В сочетании с другими металлами, такими как свинец, олово, железо и кадмий, он образует сплавы с низкой температурой плавления, которые могут использоваться в пожарных оповещателеях и огнетушителях. 
•  Bismanol, сплав висмута и марганца, представляет собой постоянный магнит с высокой коэрцитивной силой (мерой намагниченности) разработан в 1950-х годах в лаборатории ВМС США.Использовался в малых моторах.
• Висмут используется в качестве заменителя свинца для пуль.
• Висмут может также использоваться в ядерных реакторах и создает элементы трансурана, используя процесс, названный холодным сплавом.
•  В производстве полимеров трёхокись висмута служит катализатором, и её применяют, в частности, при получении акриловых полимеров. 
•  Металлический висмут особой чистоты служит материалом для производства обмотки для измерения сверхсильных магнитных полей.
• Применяется для облегчения расплавления свехтвердых металлов.

Исходя из изложенного можно сделать вывод что висмут достаточно широко применим.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5a3d08233dceb7ebdd2595d9/5a3ff2787ddde8e75a7dcffc

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