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][3] u
Stan skupienia stały
Gęstość 9790 kg/m³[1]
Temperatura topnienia 271,406 °C[1]
Temperatura wrzenia 1564 °C[1]
Numer CAS 7440-69-9
PubChem 5359367[4]
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)
Commons Multimedia w Wikimedia Commons
Wikisłownik Hasło bizmut w Wikisłowniku
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. 1,0 1,1 1,2 CRC Handbook of Chemistry and Physics. David R. Lide (red.). Wyd. 90. Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-51. ISBN 9781420090840.
  2. Bizmut (ang.). Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich dla Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-02].
  3. 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].
  4. Bizmut – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
  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.