Bizmut

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Bizmut
ołów ← bizmut → polon
Wygląd
różowoszary
bizmut naturalny
bizmut naturalny
syntetyczny kryształ bizmutu o dużej czystości (opalizacja powierzchni jest spowodowana obecnością cienkiej warstwy tlenku na powierzchni metalu)
syntetyczny kryształ bizmutu o dużej czystości (opalizacja powierzchni jest spowodowana obecnością cienkiej warstwy tlenku na powierzchni metalu)
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a. bizmut, Bi, 83
(łac. bismutum)
Grupa, okres, blok 15, 6, p
Stopień utlenienia III, V
Właściwości metaliczne metal
Właściwości tlenków średnio kwaśne
Masa atomowa 208,98040(1)[a][1] u
Stan skupienia stały
Gęstość 9790 kg/m³[2]
Temperatura topnienia 271,406 °C[2]
Temperatura wrzenia 1564 °C[2]
Numer CAS 7440-69-9
PubChem 5359367[3]
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)
Syntetyczne kryształy czystego bizmutu. Obok sześcian (1 cm³) wykonany z bizmutu o czystości 99,99%
Wismut Kristall und 1cm3 Wuerfel.jpg

Bizmut (Bi, łac. bisemutum, bismuthum lub bismutum) – pierwiastek chemiczny, metal bloku p układu okresowego. Nazwa pochodzi od niemieckiego słowa Wismut[5].

Właściwości[edytuj | edytuj kod]

  • Czysty bizmut jest kruchym metalem o srebrnym połysku z różowymi refleksami.
  • Jako jedna z nielicznych substancji wykazuje inwersję rozszerzalności termicznej – przy obniżaniu temperatury zmniejsza się jego gęstość, gęstość bizmutu w stanie stałym jest mniejsza niż w stanie ciekłym (podobne właściwości wykazuje woda w temperaturze < 4 °C).
  • Nie reaguje z tlenem i wodą w warunkach normalnych.
  • Roztwarza się w stężonym kwasie azotowym.

Występowanie[edytuj | edytuj kod]

Występuje w skorupie ziemskiej w ilości 0,048 ppm (2 razy więcej niż złoto) w postaci trzech rud: bizmutynu (Bi2S3), bizmutytu ((BiO)2CO3) i ochry bizmutowej, które stanowią zwykle zanieczyszczenie rud ołowiu i miedzi. Rzadko występuje w postaci rodzimej (elementarnej).

Związki[edytuj | edytuj kod]

W związkach bizmut jest zazwyczaj trójwartościowy (stopień utlenienia III) i wykazuje właściwości zasadowe. Tworzy tlenek bizmutu(III) Bi2O3, wodorotlenek bizmutu(III) Bi(OH)3 oraz szereg soli zasadowych zawierających ugrupowanie bizmutylowe O=Bi+ (np. chlorek bizmutylu, O=Bi-Cl). Jako jedyny pierwiastek 15 grupy tworzy trwałe sole z kwasami tlenowymi, np. siarczan bizmutu(III), Bi2(SO4)3. Ponadto znane są sole bizmutu i kwasów beztlenowych (halogenki BiX3, siarczek bizmutu(III) Bi2S3). Wszystkie sole bizmutu łatwo ulegają hydrolizie do soli bizmutylowych.

Bizmutowodór (bizmutyna), BiH3, jest nietrwałym, trującym gazem (temp. wrz. ok. 20 °C) o właściwościach redukujących. Bizmut(III) tworzy też bezpośrednie połączenia z metalami, bizmutki typu M3Bi, np. bizmutek sodu Na3Bi i bizmutek magnezu Mg3Bi2.

Znanych jest wiele związków kompleksowych bizmutu, np. zawierających anion [BiCl4]-, [BiCl5]2-, [BiCl5]3-, [Bi2Cl7]-, [Bi(SO4)2]- i in. Z ligandami kleszczowymi tworzy chelaty, np. [Bi(O2C6H4)2]-. Halogenki bizmutu są kwasami Lewisa i z donorami elektronów tworzą kompleksy typu Et2O→BiCl3.

Na stopniu utlenienia V bizmut wykazuje właściwości kwasowe i tworzy nietrwałe sole – bizmutany typu MBiO3 o silnych właściwościach utleniających (np. bizmutan potasowy, KBiO3).

Związki bizmutoorganiczne

Podobnie jak pozostałe pierwiastki grupy 15, bizmut(III) tworzy połączenia z resztami organicznymi typu R3Bi oraz R3BiZ2 (R – reszta organiczna, Z – anion nieorganiczny), np. (CH3)3Bi, Ph3Bi, Ph3BiF2 lub Ph3Bi(OH)2.

Izotopy[edytuj | edytuj kod]

Bizmut ma 35 izotopów z przedziału mas 184–218. Żaden z nich nie jest trwały. W 2003 roku we francuskim Institut d'Astrophysique Spatiale w Orsay wyznaczono dokładnie półokres rozpadu najtrwalszego izotopu bizmutu (209Bi), który wynosi ok. 1,9×1019 lat (tj. ponad miliard razy więcej niż szacowany wiek Wszechświata)[6], wcześniej szacowanego na 1018[7] lat. Ta śladowa radioaktywność nie stanowi żadnego zagrożenia biologicznego, ma jednak znaczenie naukowe, gdyż potwierdziła wcześniejsze obliczenia teoretyczne wskazujące na niestabilność wszystkich izotopów bizmutu. W naturalnym bizmucie występują też śladowe ilości radioizotopów, np. 210Bi (ok. 50 ppm składu izotopowego).

Bizmut-210[edytuj | edytuj kod]

Emituje promieniowanie beta o energii 1,162 MeV, przekształcając się w 210Po. Często występuje w równowadze promieniotwórczej ze swoim prekursorem, 210Pb. Jest wysoce radiotoksyczny. Narząd krytyczny stanowią nerki, a dopuszczalne skażenie zostało ustalone na 1,5 kBq.

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

Bizmut jest znany od XV wieku. Głównymi producentami są Chiny, Meksyk i Peru. W XXI w. jego cena wzrosła od ok. 6 $/kg w 2000 r. do ok. 30 $/kg w 2007 r.

Znaczenie[edytuj | edytuj kod]

Znaczenie biologiczne – brak lub nieznane. Występuje naturalnie w kościach i krwi (ok. 0,2 ppm), ale nie odgrywa tam żadnej roli. Jego sole i tlenki są nietoksyczne, mimo że jest metalem ciężkim. Sole bizmutu stosowane są w leczeniu wrzodów żołądka spowodowanych zakażeniem Helicobacter pylori.

Uwagi

  1. Liczba w nawiasie oznacza niepewność ostatniego podanego miejsca po przecinku.

Przypisy

  1. Current Table of Standard Atomic Weights in Order of Atomic Number (ang.). Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights, IUPAC, 2013-09-24. [dostęp 2013-12-02].
  2. 2,0 2,1 2,2 CRC Handbook of Chemistry and Physics. David R. Lide (red.). Wyd. 90. Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-51. ISBN 9781420090840.
  3. Bizmut – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
  4. Bizmut (ang.). Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich dla Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-02].
  5. Bismuth – Definition. Merriam-Webster Dictionary. [dostęp 2010-08-22].
  6. de Marcillac P., Coron N., Dambier G., Leblanc J., Moalic JP. Experimental detection of alpha-particles from the radioactive decay of natural bismuth.. „Nature”. 6934 (422), s. 876–8, kwiecień 2003. DOI: 10.1038/nature01541. PMID: 12712201. 
  7. Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982, s. 30. ISBN 8311067236. (pol.)

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  1. Jerzy Chodkowski (red.): Mały słownik chemiczny. Wyd. V. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1976.
  2. Encyklopedia techniki CHEMIA. Warszawa: WNT, 1965.
  3. Adam Bielański: Chemia ogólna i nieorganiczna. Warszawa: PWN, 1981, s. 414, 427, 439. ISBN 83-01-02626-X.
  4. Philip John Durrant, Bryl Durrant: Zarys współczesnej chemii nieorganicznej. Warszawa: PWN, 1965, s. 875–881.