Cos'è il bismuto, le sue proprietà, i composti, la preparazione e l'uso

Cos'è il bismuto? Straordinario metallo dalla forma e dall'aspetto insoliti, usato dagli alchimisti in molti esperimenti nel Medioevo. Si chiamava tectum argenti, che si traduce come "produzione d'argento", perché la gente credeva davvero che questo metallo fosse composto per metà. Veniva usato in molte sfere e persino aggiunto alle leghe da cui venivano fabbricate armi fredde - così le spade acquisirono uno speciale splendore e bellezza. Qual è questo elemento e quali caratteristiche ha?

Essere nella natura

Parlando di cosa sia il bismuto, va notato che nella crosta terrestre questo elemento è contenuto in una quantità di 2x10-5% in peso, e in acqua di mare 2x10-5 mg / l.

Anche lui è nei minerali. In questi minerali, il bismuto è contenuto, sia nella forma dei propri minerali, sia sotto forma di impurità nei sali solfatici e nei solfuri di altri metalli.

Circa il 90% del bismuto viene estratto estraendolo da minerali di rame, stagno e piombo-zinco in corso di lavorazione, nonché da concentrati. Contengono centesimi e talvolta anche decimi di una percentuale di questa sostanza.

I minerali di bismuto sono estremamente rari in natura. Hanno un'alta concentrazione della sostanza - dall'1% in su. La composizione di tali minerali comprende il bismuto nativo (formato nelle vene idrotermali), il bismuthin (solfuro semplice), il tetradimite, la cosalite, il bismuto, il bismuthite, la vittihenite, l'aikinite e il galenovismut.

deposito

Il bismuto è un metallo che si accumula in alte concentrazioni, di norma, nelle rocce (pegmatiti), nei depositi idrotermali di media e alta temperatura e nei depositi metasomatici di contatto.

Come accennato in precedenza, di solito forma minerali complessi con altri elementi. Differiscono anche principalmente nel tipo di mineralizzazione. Nella provincia boliviana, per esempio, i depositi di solfuro-cassiterite dai quali questo metallo viene estratto sono comuni. In Transbaikalia - quarzo-wolframite.

I depositi idrotermali sono particolarmente diffusi in Russia e all'estero. In Asia centrale e in Italia - rame-bismuto. In Germania, Stati Uniti e Canada - cinque elementi. In tali depositi, il bismuto nativo è associato all'arsenico di argento, cobalto e nichel, nonché all'uranio.

Ma il più grande deposito di questo metallo è in Perù, nella città di Cerro de Pasco. Il bismuto viene estratto lì in grandi quantità, estraendolo durante la lavorazione dei concentrati di piombo.

Processo di ottenere

Continuando il tema di ciò che è il bismuto, vale la pena di dire come esattamente è estratto.

La produzione di questo metallo si basa sulla lavorazione del minerale, nonché su concentrati di piombo e rame mediante metodi usati nei campi della pirolisi / idrometallurgia.

C'è un altro modo, ma è usato solo nel caso di ottenere il bismuto dai composti di solfuro. Il processo prevede la lavorazione di concentrati di rame, accompagnata dalla fusione delle precipitazioni con rottami di ferro e flusso.

Di norma, il processo di ottenimento del bismuto secondo la formula: Bi ₂ S ₃ + 3Fe à 2Bi + 3FeS si verifica.

Nel caso in cui vengano utilizzati minerali ossidati, il metallo viene ridotto dal carbonio sotto uno strato di flusso. Questo accade in un intervallo di temperatura da 900 a 1000 ° C. Il carbonio, a proposito, può essere sostituito dal solfito di sodio. Utilizzando questo idrato cristallino, è possibile ripristinare l'ossido di bismuto a una temperatura inferiore (800 ° C).

Per ottenere il solfuro di questo metallo viene utilizzata soda o idrossido di sodio. In questi casi, la temperatura è impostata su 950 e 500-600 gradi, rispettivamente.

Specifiche del processo

Separatamente, dovrebbe essere detto sull'estrazione di bismuto da piombo grezzo. Questo processo è specifico in quanto comporta il rilascio di metallo con calcio o magnesio. Il bismuto allo stesso tempo, con l'aspetto di un composto CaMg ₂ Bi ₂ , si accumula negli strati superiori.

In che modo il metallo viene ulteriormente purificato da magnesio o calcio? Sciogliendolo sotto uno strato alcalino con l'aggiunta dell'ossidante NaNO ₃ . Quindi, la sostanza risultante viene sottoposta ad elettrolisi per produrre fanghi (sostanze di scarto). Questo prodotto è fuso in bismuto ruvido.

È importante stabilire che il metodo idrometallurgico per ottenere questo elemento è caratterizzato da indicatori economici più elevati e dalla corrispondente purezza della sostanza ottenuta. Questo metodo si basa sulla dissoluzione di minerali, leghe e intermedi contenenti bismuto. A questo scopo vengono utilizzati acidi cloridrico e nitrico.

La dissoluzione è seguita dalla lisciviazione del liquido risultante. Per implementare questo processo, utilizzare acido solforico o soluzioni di cloruro di sodio. Questa è la fase finale, quindi il bismuto viene rimosso e purificato dall'estrazione.

A proposito, ci sono ancora metodi di distillazione a due stadi, fusione di zone e raffinazione idrometallurgica. Sono usati per ottenere il bismuto più puro.

Modifiche di metallo

Cos'è il bismuto? Visivamente, è un metallo bianco-argenteo iridescente in varie tonalità. Il bismuto puro è prevalentemente rosa. Un metallo in cui domina qualsiasi altro colore è una modifica allotropica.

Loro, a proposito, molto. Le modifiche sono dovute all'elevata pressione. Se il bismuto viene sottoposto a una temperatura di +25 ° C e una pressione di 2,57 GPa, il reticolo cristallino di questa sostanza subirà una trasformazione polimorfica. La sua forma cesserà di essere romboedrica e diventerà monoclina.

Inoltre, i cambiamenti del reticolo si verificano ad altre pressioni (5 GPa, 4.31 GPa e 2.72 GPa). E se lo porti al livello di 7,74 GPA, allora acquisirà una forma cubica del tutto. Il reticolo tetragonale diventa a una pressione di 2,3-5,2 GPa.

Proprietà fisiche

Il bismuto è un elemento chimico davvero unico. Solo poche sostanze quando si sciolgono è un aumento di densità e si applica a loro. Quando il bismuto entra nello stato liquido dallo stato solido, questo indicatore cambia da 9,8 g / cm ³ a 10,07 g / cm ³ .

Con l'aumento della temperatura, lo specifico resistenza elettrica questa sostanza. In condizioni normali (+17,5 ° C), questo indicatore è 1,2 μOhm · m. Quando si scioglie, la resistenza diminuisce. Ad una temperatura di 269 ° C, quando il bismuto è ancora allo stato solido, è pari a 2,67 μOhm · m. E quando sale a 272 ° C, l'indicatore scende immediatamente a 1,27 ohm-m.

Se confrontiamo il bismuto con altri metalli, quindi con le sue proprietà il mercurio sarà più vicino ad esso. Entrambi hanno una bassa conduttività termica di 7,87 W / (m · K) a 300 K.

Proprietà magnetiche

Naturalmente, parlando delle proprietà del bismuto, si dovrebbe notare che questo è il metallo più diamagnetico di tutti gli esistenti. La sua suscettibilità magnetica è 1,34 · 10 ^-9 a 293 K. E questa qualità, in presenza di bismuto, può essere vista ad occhio nudo. Se appendi un campione di metallo su una corda e tieni un magnete, si allontanerà notevolmente da esso.

I composti più importanti

Vale anche la pena notare l'attenzione. Composti di massa di bismuto. Ma il più caratteristico per lui sono quelli che possiedono stato di ossidazione +3 e +5. Ecco alcuni esempi:

• Ossido bismuto (II) BiO. Assomiglia a cristalli grigio-neri. La sostanza viene ossidata ad una temperatura di 180 ° C, in condizioni di elevata umidità. Reagisce con acido cloridrico, può essere ridotto dal monossido di carbonio e dall'idrogeno.
• Ossido di bismuto (III) Bi ₂ O ₃ . È un cristallo giallo di forma tetragonale o monoclina. Fino a 1750 ° C sono allo stato solido. È dissolto male in idrossidi, ammoniaca, acetone e in acqua, ma è buono negli acidi. L'ossido si ottiene, di regola, riscaldando il bismuto in ossigeno.
• Idrossido di bismuto (III) Bi (OH) ₃ . Sembra una polvere bianca amorfa. E 'mal dissolto in acqua e alcali di alta concentrazione, ma è buono in cloruro di ammonio e glicerina.
• Bismuto (III) Bi ₂ S ₃ solfuro. Cristalli romboedrici di colore grigio-nero. Hanno pronunciato proprietà termoelettriche. Completamente idrolizzato in acqua, ma non può essere sciolto in acidi minerali, solfuri e altri liquidi. Adatto alla riduzione con silicio, carbonio e idrogeno.
• Ossido di bismuto (V) Bi ₂ O ₅ . Polvere marrone scuro. Quando riscaldato si decompone in alcali e acidi si scioglie. Viene estratto dall'ossidazione del bismuto in soluzioni alcaline ad alta concentrazione.

Nitrato di bismuto

È un composto inorganico con la formula Bi (NO ₃ ) ₃ . È una miscela di acido nitrico e sale di metallo di bismuto. Sembrano cristalli incolori come il sale o lo zucchero. Possono essere disciolti in acqua, in conseguenza del quale il nitrato di bismuto forma un idrato cristallino. Ma in soluzioni acidificate questo composto è stabile.

È interessante notare che l'idrato cristallino di questa sostanza è in grado di fondere ad una temperatura di 75 ° C, e nella propria acqua di cristallizzazione.

Ha molte proprietà chimiche. Il nitrato basico di bismuto disciolto in acqua, quando è bollito, viene completamente idrolizzato. Si verifica solvolisi La sostanza interagisce con il liquido e si decompone formando nuovi composti. Lo stesso accadrà se l'idrato cristallino viene immagazzinato nell'aria.

Va notato che il nitrato può reagire con acido cloridrico concentrato a freddo, alcali, fluoruri e agenti ossidanti (come risultato si formano i bismutati).

Uso di nitrato

Usalo in diverse aree. In farmacologia, il nitrato di bismuto di base è ampiamente distribuito come preparazione antisettica efficace. È usato nelle malattie della pelle, così come nelle malattie del tratto gastrointestinale.

Più nitrati vengono introdotti nella composizione di creme da lentiggini, agenti sbiancanti per il viso, capelli chiari e sbiancanti.

In aggiunta a quanto sopra, il pigmento viene aggiunto allo spagnolo e al bianco perla.

Dove viene usato il metallo?

L'uso del bismuto oggi è molto comune. Questo elemento è usato in vari campi.

Il bismuto è apprezzato per la sua fusibilità. È usato nella fabbricazione di estintori automatici - crea loro delle micce.

Tuttavia, i modelli per la fusione di parti complesse sono realizzati da esso, poiché il bismuto ha migliorato le proprietà di fusione e può riempire i più piccoli dettagli dello stampo. Hanno versato sezioni metallografiche, utilizzate in protesi. Ecco alcuni altri modi per usarlo:

• Il bismuto viene aggiunto allo stagno in modo tale da non sbriciolarsi in polvere a basse temperature. Gli atomi di questo metallo presumibilmente "cementano" il suo reticolo.
• I magneti permanenti sono realizzati in lega di manganese-bismuto.
• Il bismuto viene aggiunto nella quantità dello 0,01% ad altre leghe, che migliora le loro proprietà plastiche.
• Il triossido di questo metallo è utilizzato nella produzione di polimeri come catalizzatore.
• Con l'uso del bismuto-cesio-tellurio si producono materiali di alta qualità utilizzati nella creazione di frigoriferi a semiconduttori.
• Il germanofato di bismuto (materiale a scintillazione) è usato in fisica nucleare, geologia e tomografia.
• Per ottenere polonio-210 è anche necessario aggiungere questa sostanza.

L'elenco può essere continuato. Il metallo è usato come sostanza chimica fonte attuale Il materiale per il trattamento di leghe durevoli, viene utilizzato nell'energia nucleare e nella produzione di celle a combustibile nella produzione di tetrafluoroidrogeno. Le sfere sono multiformi. Ciò conferma ancora una volta l'unicità della sostanza in discussione.

Sfera di medicina

È già stato detto sopra che il bismuto, o meglio il suo nitrato, viene aggiunto attivamente ad alcune preparazioni medicinali. Ma questa non è la fine della sua applicazione in medicina.

Sali di bismuto - uno dei pochi principi attivi in ​​grado di distruggere i batteri Helicobacter Pylori, provocando l'ulcera peptica. È stato installato di recente. Ma già ora il bismuto viene aggiunto a molte preparazioni. Più specificamente, il suo citrato di citrato di bismuto di ranitidina, subnitrato, tri-potassio e citritidina.

È stato anche dimostrato che l'uso di farmaci contenenti questa sostanza riduce l'effetto tossico della chemioterapia. E sulla base dei composti del bismuto (tribromfenolato, subcitrato, carbonato, tartrato, ecc.), Sono stati sviluppati molti preparati medici.

A proposito, il bismuto cloridrato viene utilizzato attivamente come agente radiopaco e come riempitivo nella produzione di vasi sanguigni.