Бисмут

Бисмутът (Bi) (от латински: Bismuthum) е химичен елемент от група 15 на периодичната система. Той е сребристо-кафяв, изключително слабо радиоактивен крехък метал с лек розов оттенък. В сух въздух е химически устойчив. При загряване реагира с кислород (Bi₂O₃), халогени, азотна киселина, алкални основи.

Бисмут
Бисмут – блестящ, сребристо-кафяв метал Блестящ, сребристо-кафяв метал
Спектрални линии на бисмут Спектрални линии
Олово ← Бисмут → Полоний Sb ↑ Bi ↓ Mc H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og Периодична система
Общи данни
Име, символ, Z	Бисмут, Bi, 83
Група, период, блок	15, 6, p
Химическа серия	слаб метал
Електронна конфигурация	[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
e- на енергийно ниво	2, 8, 18, 32, 18, 5
CAS номер	7440-69-9
Свойства на атома
Атомна маса	208,9804 u
Атомен радиус (изч.)	160 (143) pm
Ковалентен радиус	148±4 pm
Радиус на ван дер Ваалс	207 pm
Степен на окисление	5, 4, 3, 2, 1, −1, −2, −3
Оксид	Bi2O3 (киселинен)
Електроотрицателност (Скала на Полинг)	2,02
Йонизационна енергия	I: 703 kJ/mol II: 1610 kJ/mol III: 2466 kJ/mol IV: 4370 kJ/mol (още)
Физични свойства
Агрегатно състояние	твърдо вещество
Кристална структура	ромбоедрична
Плътност	9780 kg/m3
Температура на топене	544,7 K (271,7 °C)
Температура на кипене	1837 K (1564 °C)
Моларен обем	2,1368×10-5 m3/mol
Специф. топлина на топене	11,3 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение	179 kJ/mol
Налягане на парата P (Pa) 1 10 102 103 104 105 T (K) 941 1041 1165 1325 1538 1835
Скорост на звука	1790 m/s при 20 °C
Специф. топл. капацитет	122 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост	7,7×105 S/m при 20 °C
Специф. ел. съпротивление	1,29 Ω.mm2/m при 20 °C
Топлопроводимост	7,97 W/(m·K)
Магнетизъм	диамагнитен
Модул на еластичност	32 GPa
Модул на срязване	12 GPa
Модул на свиваемост	31 GPa
Коефициент на Поасон	0,33
Твърдост по Моос	2,25
Твърдост по Бринел	70 – 95 MPa
История
Наименуван	от немското Wismuth (Weisse Masse) – „бяла маса, бяло вещество“
Откритие	Клод Франсоа Жофроа (1753 г.)
Най-дълготрайни изотопи
Изотоп ИР ПП ТР ПР 207Bi синт. 31,55 г. β+ 207Pb 208Bi синт. 3,68×105 г. β+ 208Pb 209Bi 100 % 1,9×1019 г. α 205Tl 210Bi радио 5,012 дни β- 210Po α 206Tl 210mBi синт. 3,04×106 г. ИП 210Bi α 206Tl
Бисмут в Общомедия

Самородният бисмут се среща в минералите бисмутинит Bi₂S₃, бисмутит (BiO)₂CO₃ и др.

Находища

Добити количества и преработка
Количества в тонове (2006)

Място	Държава	Добиване	Преработка
1	Китай	3000	8500
2	Мексико	1180	1180
3	Перу	950	600
4	Канада	190	250
5	Казахстан	140	115
6	Боливия	70	3
7	Русия	55	11
8	България	40	35
9	Румъния	40	30
10	Белгия	-	800
11	Япония	–	510
12	Италия	–	5

Получаване

Бисмутът се получава при взаимодействие на сулфида му с желязо:

${\ce {Bi2S3 + 3Fe->2Bi + 3FeS}}$,

или при последователно провеждане на процесите:

${\ce {2Bi2S3 + 9O2->2Bi2O3 + 6SO2 ^}}$;

${\ce {Bi2O3 + 3C->2Bi + 3CO ^}}$.

Свойства

Физични свойства

Метал със сиво-кафяв до сиво-розов цвят и метален блясък, в твърдо агрегатно състояние. Бисмутът няма алотропни форми.

Металните му характеристики са много по-ясно изразени, в сравнение с арсена и антимона. Бисмутът е един от тези метали, които подобно на германий и галий увеличават втвърдяването (+3,3%). Бавното втвърдяване води до образуването на много характерно едри кристали. За разлика от повечето метали, електричното му съпротивление е по-голямо в твърдо състояние отколкото в течно.

Химични свойства

С металите образува сплави, за разлика от другите елементи в група 15, които образуват соли. Проявява както окислителни, така и редукционни свойства. С кислорода реагира при нагряване. Водородното му съединение BiH₃ (бисмутин) е нестабилно, защото при стайна температура се разпада.

Изотопи

Най-разпространеният изотоп на бисмута (²⁰⁹Bi) проявява изключително слаба радиоактивност.

Изотопи

Изотоп	Честота	Период на полуразпад	Тип разпад	Енергия на разпада МeV	Продукт на разпада
205Bi	синт.	15,31 д.	ε	2,708	205Pb
206Bi	синт.	6,243 д.	ε	3,758	206Pb
207Bi	синт.	31,55 г.	ε	2,399	207Pb
208Bi	синт.	3.368.000 г.	ε	2,880	208Pb

Приложение

Използва се за леснотопими сплави, печатарски сплави и сплави за мощни постоянни магнити; стопеният бисмут – като топлоносител в ядрената енергетика; съединенията му – за пигменти, свързващи вещества, антисептични средства и медикаменти.

До 1975 г. основния пазар за бисмута е бил във фармацевтичните продукти, които използвали около 40 % от произведения бисмут. Франция е била един от основните потребители с около 1000 тона годишно. Малки количества били използвани при лечението на диария, а по-големи – при запек. Много инциденти, някои фатални, довели до въвеждане на забрана от френските власти за употребата на бисмут във фармацевтичната индустрия в страната, а това от своя страна довело до срив на пазара му. Малки количества бисмут продължават да бъдат предписвани в други страни – САЩ и Азия. Използва се при лечението на диария и стомашни киселини. Не много отдавна е било установено, че бисмутовият нитрат [Bi(NO₃)₃] в комбинация с антибиотик е ефикасно средство срещу бактериите, причиняващи стомашни язви.

В днешно време, фармацевтичният сектор отчита консумация на бисмут от 10 до 15 %.

През 16 век е бил използван от художниците като бял основен пигмент, а промишленото производство на метала е започнало в Саксония през около 1830 година.