Laiveko.ru

Медицина и здоровье
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

83 Висмут

№83 Висмут

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 209 Bi.

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. С кислотами образует соли висмута (III).
Соли висмута(III) — бесцветные крист. вещества, растворимые соли (нитрат, хлорид) для предотвращения гидролиза растворяют в разбавленных растворах соотв. кислот.
При растворении в чистой воде они гидролизуются с образованием осадков основных солей (напр. Bi(OH)2NO3) или оксосолей (солей висмутила, напр. 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. 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.
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.

Свойства висмута

В своём природном виде висмут — это самородный элемент. Его кристаллы достаточно редки, обычно висмут представлен в виде плотных зернистых агрегатов. Однако как-то раз учёным одной английской лаборатории удалось его синтезировать, и с тех пор кристаллы висмута снискали себе людскую популярность и поселились во многих минералогических коллекциях. Это и неудивительно, ведь благодаря своей форме и разноцветной плёнке окислов они делаются похожи не то на древние пирамиды, не то на космические корабли и выглядят совершенно фантастически!

Кристалл Висмута

По поводу наименования висмута существуют разные гипотезы: это может быть как искажённое арабское bi ismid, т.е. «подобный сурьме», так и немецкое weisse Masse, «белая масса». Висмут был известен человечеству очень давно. Инки использовали его в процессе создания холодного оружия, из-за чего их мечи были чрезвычайно красивы. Алхимики использовали висмут в своих опытах по превращению свинца в золото. Шахтёры какое-то время думали, что висмут содержит большое количество серебра, так как он сходного тёмно-серебряного цвета и металлически блестит.

Любопытно, что висмут, как и вода, более плотный в жидкой форме, нежели в твёрдой. Также он обладает самой низкой теплопроводностью среди металлов.

Читать еще:  Кровь и боль при дефекации

Геологическая справка

Так как висмут — самородный элемент, его формула чрезвычайно проста: Bi. Однако в нём также встречаются примеси железа, теллура или серы. Для кристаллов, выросших в природных условиях, характерен скелетный или дендритовый облик, выращенный висмут легко распознаётся по характерным G-образным завиткам и прямым углам. Цвет висмута серебряно-белый, тёмно-серебряный, зачастую кристалл покрыт побежалостью — цветной тонкой плёнкой окислившегося на воздухе висмута. Иногда эту плёнку формируют специально — с ней кристалл висмута становится ещё сюрреалистичнее.

Твёрдость по шкале Мооса — 2, висмут хорошо куётся и режется ножом. Считается редким металлом.

Месторождения висмута известны в Монголии, Германии, России, Перу, Австралии, Боливии, США (шт. Калифорния, Дакота).

Самородок висмута

Лечебные свойства

Висмут используется в медицине в составе таблеток, гелей и прочих лечебных средств. Он помогает снять мышечную усталость, оказывает вяжущее и антисептическое воздействие, солями висмута купируются воспалительные процессы в жкт. Это тяжёлый металл, однако при краткосрочном применении безвреден для человека, в отличие от ртути.

Магические свойства

Висмут обладает огромным запасом энергии по трансформации окружающего пространства. Он приободряет и вселяет надежду, помогает сконцентрироваться на верных ощущениях, обращает негативную энергию в позитивную. Кристалл поможет вам избавиться от чувства эмоциональной и физической изоляции, станет помощником в трудных делах.

Свойства висмута

Чакральное соответствие

Висмут подходит для работы над всеми чакрами, однако есть сведения, что взаимодействие с Сахасрарой удаётся ему лучше всего.

Для знаков зодиака

Висмут благоприятствует всем знакам зодиака. Водолею он поможет осуществить безумные идеи, а земному зодиаку (Дева, Козерог, Телец) придаст больше лёгкости и невесомости.

ВИСМУТ — радиоактивный и безопасный

Висмут — металл серебристого, с розовым оттенком цвета. Известен причудливой формой кристаллов. Они имеют прямоугольную, ступенчатую, спиральную структуру.

Красоту кристаллам придает радужная оксидная пленка — ее цвет зависит от толщины.

Такие кристаллы легко вырастить дома, это будет жемчужина вашей коллекции кристаллов.

История

История открытия металла растянулась на века. Его долгое время путали с оловом, свинцом, сурьмой.

висмут

Впервые о висмуте, как об отдельном элементе сказал Агрикола, «отец минералогии». Почти три века спустя химик Потт это доказал, а Берцелиус присвоил металлу собственный символ (Bi) и дал место в химической номенклатуре элементов.

Д.И. Менделеев писал:

«Тяжелейший аналог азота и фосфора есть висмут… Во многих свойствах он напоминает сурьму и свинец».

Свойства

висмут элемент

Висмут (Bismuthum) — элемент из 15 группы таблицы Менделеева, имеет номер 83. Это последний стабильный элемент; все следующие за ним радиоактивны.

Некоторые характеристики металла уникальны.

Металл относится к диамагнетикам, причем здесь ему нет равных.

У висмута несколько аллотропных модификаций. Их кристаллические структуры различаются.

Среди металлов Bismuthum имеет почти самую низкую теплопроводность.

Свойства атома
Название, символ, номерВи́смут (устар. Би́смут) / Bismuthum (Bi), 83
Атомная масса
(молярная масса)
208,98040(1)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
Электроны по оболочкам2, 8, 18, 32, 18, 5
Радиус атома170 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус146 пм
Радиус иона(+5e) 74 (+3e) 96 пм
Электроотрицательность2,02 (шкала Полинга)
Электродный потенциалBi←Bi3+ 0,23 В
Степени окисления5, 3
Энергия ионизации
(первый электрон)
702,9 (7,29) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)9,79 г/см³
Температура плавления271,44 °C, 544,5 K
Температура кипения1837 K
Уд. теплота плавления11,30 кДж/моль
Уд. теплота испарения172,0 кДж/моль
Молярная теплоёмкость26,0[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём21,3 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решёткиромбоэдрическая[3]
Параметры решёткиa=4,746; α=57,23 Å
Отношение c/a
Температура Дебая120,00 K
Прочие характеристики
Теплопроводность(300 K) 7,9 Вт/(м·К)
Номер CAS7440-69-9

Уникально свойство расширяться при застывании (такие свойства есть только у германия, галлия и воды).

Природный висмут состоит из одного изотопа. Раньше он считался стабильным. Сейчас доказано, что висмут альфа-радиоактивен.

Периоды полураспада изотопов висмута (их известно 34) различны. От короткоживущих (20 мин) до 2х1019 лет.

Запасы и добыча

Обычное происхождение висмутовых руд — гидротермальные, пегматитовые, контактово-метасоматические.

Собственные минералы Bismuthum:

  • висмутовый блеск;
  • бисмит;
  • козалит.

Металл химически малоактивен, поэтому встречается в природе в самородном виде.

Добычу ведут из висмутовых руд (малая часть добычи). Основные объемы Bi извлекают из руд цветных и благородных металлов. К ним относятся:

  • свинцово-цинковые;
  • оловянные:
  • медные;
  • вольфрамовые;
  • золотоносные.

Страны, в которых есть месторождения висмутовых руд:

  • Китай;
  • Боливия;
  • Германия;
  • Россия;
  • Австралия.

Металл занимает 71 место по запасам в земной коре среди всех элементов.

Синтетический кристалл висмута и слиток объёмом 1 см3.

Плюсы и минусы висмута

Большое преимущество висмутовых соединений и сплавов — низкая токсичность.

К недостаткам отнесем редкость и более высокую цену, чем аналоги металла.

Сплавы

Широко применяют висмутовые сплавы.

Самый известный из них сплав Вуда. В состав входят висмут, свинец, олово и кадмий. Применяют в качестве легкоплавких припоев (температура плавления сплава 68,5°С).

Сплав, маркаКоличество добавок, микродобавок висмута
ЛЦ37Мц2С2К (литейная латунь)До 0,01%
АМФ (медный)До 0,001%
МН95-5 (медно-никелевый)До 0,002%
МФ9 (медно-фосфористый)До 0,005%
НХМ9 (никелевый)До 0,002%
ПОС40 (оловянно-свинцовый припой)До 0,2%

Применение

Bismuthum используют в:

  • металлургии;
  • точном машиностроении;
  • косметической промышленности;
  • фармации;
  • производстве хрусталя.

Бомбардируя висмут нейтронами, получают полоний-210.

Монокристалл теллурида висмута

Bi2Te3 применяют в термоэлектрических холодильниках.

Висмутовые соединения используются в медицине:

  • викаир;
  • викалин;
  • субсалицилат;
  • тартрат.

Синтезированный кристалл висмута

Лекарства на их основе оказывают мягкое слабительное, антисептическое, противовоспалительное действие.

Китай осуществляет разработку свинцово-висмутовых реакторов малой мощности.

Купить уникальный металл

Цена висмута чистотой 99,9999% (марка ВИ0000) 15000 рублей за килограмм; марка Ви1 (чистота 98%) гораздо дешевле — 2100 рублей за килограмм (на 23.07.2020).

Вероника Белова

Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!

Висмут применение

Висмут применение

Традиционные потребители висмута — металлургическая, фармацевтическая и химическая промышленность. В последние десятилетия к ним прибавились ядерная техника электроника.

Чтобы спаять стекло с металлом, используют легкоплавкие сплавы на висмутовой основе. Подобные же сплавы (с кадмием, оловом, свинцом) применяют в автоматиче ских огнетушителях. Как только температура окружаю щей среды достигает 70° С, плавится пробка из висмуто вого сплава (49,41% Bi , 27,67% Pb , 12,88%Sn и 10,02% Cd ), и огнетушитель срабатывает автоматически Легкоплавкость висмута стала одной из причин прихода его в ядерную энергетику. Но были и другие только бериллию (из всех металлов) уступает висмут по способности рассеивать тепловые нейтроны, почти не поглощая их при этом.

Висмут применяют в качестве теплоносителя и охлаждающего агента в ядерных реакторах. Иногда в «горячей зоне» реактора помещают уран, растворенный в жидком висмуте.Самым первым способом извлечения плутония из облученного урана был метод осаждения плутония с фосфатом висмута. Совместно с фтористым литием LiF эта соль работала в первых промышленных установках по производству плутония. Облученный нейтронами уран растворяли в азотной кислоте, а затем в этот раствор добавляли H24.

С ураном она образовывала нерастворимый комплекс, а четырехвалентный плутоний оставался в растворе. Отсюда его осаждали с BiPО4, отделяя тем самым от массы урана. Сейчас этот метод уже не применяют, но о нем стоило упомянуть хотя бы потому, что опыт, полученный благодаря этому методу, помог создать более совершенные и современные способы выделения плутония осаждением его из кислых растворов.С помощью висмута получают изотоп полоний-210, служащий источником энергии на космических кораблях. Применение висмута в металлургии тоже довольно широко. Кроме упоминавшихся уже легкоплавких сплавов и припоев, висмут (примерно 0,01%) используют в сплавах на основе алюминия и железа. Эта добавка улучшает пластические свойства металла, упрощает его обработку.

Читать еще:  На мошонке стали просматриваться вены. Может из-за стресса?

Некоторые висмутовые сплавы обладают уникальными магнитными свойствами. Сильные постоянные магниты делают из сплава, состав которого определяется формулой MnBi. А сплав состава 88% Bi и 12% Sb в магнитном ноле обнаруживает аномальный эффект машиносонротивления, из этого сплава изготовляют быстродействующие усилители и выключатели. Многие сплавы висмута применяют при низких температурах приобретает свойство сверхпроводимости. Широкому применению висмута в металлургии и электронике способствовало и то обстоятельство, что висмут — наименее токсичный из всех тяжелых металлов.Из соединений висмута шире всего используют его трехокись Bi2О3.

В частности, ее применяют в фармацевтической промышленности для изготовления многих лекарств от желудочно-кишечных заболеваний, а также антисептических и заживляющих средств. В производстве полимеров трехокись висмута служит катализатором; ее применяют, в частности, при получении акриловых полимеров. Bi 2О3 употребляют также в производств эмалей, фарфора и стекла — главным образом в качестве флюса, понижающего температуру плавления смеси неорганических веществ, из которой образуются эмаль, фарфор или стекло. Соли висмута находят применение в областях, весьма далеких друг от друга. Это, к примеру, производство перламутровой губной помады и производство красок для дорожных знаков, которые «загораются» в лучах автомобильных фар… Далеко в прошлое ушло то время, когда висмут считался малоценным металлом с ограниченной сферой применения. Сейчас он нужен всем странам с высокоразвитой промышленностью. Поэтому и спрос на него продолжает расти.

Интересные факты о висмуте

ПЕРВЫЙ ВИСМУТ В РОССИИ. «Захваченный трестом, главным образом германским, висмут является сейчас продуктом, для получения которого мы находимся всецело в зависимости от Германии. А между тем мы имеем указания на возможность нахождения его соединений, например, в Забайкалье». Так писал Владимир Иванович Вернадский в 1915 г. в своей «Записке в Комиссию по исследованию естественных производительных сил России». Он был прав и очень дальновиден. Пройдет всего три года, я в 1918 г. другой русский ученый — К. А. Ненадкевич — выплавит первые десятки килограммов отечественного висмута. Выплавит именно из забайкальских руд — из сульфидны» концентратов вольфрамового месторождения Букука.

КРАСАВИЦАМ ЭПОХИ ВОЗРОЖДЕНИЯ. Азотнокислый висмутBiNО3х 5H2О обычно получают выпариванием раствора висмута в азотной кислоте. В водном растворе эта соль легко гидролизуется и при нагревании выделяет основной нитрат висмута (висмутил-питрат) (BiO )NО3. Эта соль была известна еще в XVI в. и пользовалась большой популярностью у красавиц эпохи Возрождения. Ее применяли в качестве косметического средства, которое называли испанскими белилами.

НА СВЕТУ — ТЕМНЕЕТ, В ТЕМНОТЕ — СВЕТЛЕЕТ. Среди соединений висмута с галогенами наибольший интерес представляет, пожалуй, треххлористый висмут. Это — белое кристаллическое вещество, которое можно получить разнообразными способами, в частности обработкой металлического висмута царской водкой. BiCl3 имеет необычное свойство: на свету он интенсивно темнеет, но, если его поместить после этого в темноту, он снова обесцвечивается. В водном растворе BiCl3 гидролизуется с образован ием хлорида впемутила BiOCl. Треххлористый висмут используют для получения водостойких висмутовых смол и невысыхающих масел.

ВИСМУТ

ВИСМУТ (нем. Wismut; лат. Bismuthum) Bi, хим. элемент V гр. периодич. системы; ат. н. 83, ат. м. 208,9804. В природе один стабильный изотоп 209 Bi. 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 м 2 . Конфигурация внеш. электронной оболочки 6s 2 6p 3 ; степени окисления +3, +5 и — 3, очень редко + 1 и + 2; энергия (эВ) ионизации при по-следоват. переходе от Bi° к Br 5 + : 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 Bi 3+ , 0,090 нм (6) для В1 5+ , 0,213 нм для Bi 3- .

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.

ХАРАКТЕРИСТИКА НЕКОТОРЫХ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МОДИФИКАЦИЙ ВИСМУТА

Для висмута т. пл. 271,4 °С (модификация I), т. кип. 1564°С; плотн. 9,80 г/см 3 , жидкого 10,27 г/см 3 (271 °С); С o p26,0 Дж/(моль *К); 11,0 кДж/моль, 177,0 кДж/моль; S o 298 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

Читать еще:  Интерес к ногам

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/см 3 . 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. 7,66 г/см , ур-ние температурной зависимости давления пара над твердым в-вом: 1gр(гПа) = 12,347 — 11890/Т,Н o обр—140 кДж/моль; теплопроводность 0,025 Вт/(см*К); ширина запрещенной зоны 0,35 эВ; коэф. термоэдс — 300 мВ/К; подвижность электронов 600см 2 /(В*с). Для Вi2Те3 а = 0,438нм, с = 3,04нм; т. пл. 586°С; плота. 7,859 г/см 3 ; ур-ние температурной зависимости давления пара над твердым в-вом: 1др(гПа) = 11,175 —10443/T; С°р 124 Дж/(моль*К); 118,6 кДж/моль, — 76,8 кДж/моль; S o 298 251 Дж/(моль*К); теплопроводность 0,0175 Вт/(см*К); ширина запрещенной зоны 0,15 эВ; коэф. термоэдс +230 мВ/К; подвижность электронов 1150 см 2 /(В*с), подвижность дырок 440 см 2 /(В*с).

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. Предложен также электролиз в легкоплавких солевых расплавах с накоплением висмута в анодном расплаве вплоть до получения чернового висмута.

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. обработке его расплава: серой с добавлением угля (для удаления Fe и Си); щелочью с добавлением окислителя или продувкой воздухом (для удаления As, Sb и Sn); цинком (для удаления Аи и Ag); хлором (для удаления Рb и Zn). 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 Рb 2+ 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.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector