Što je bizmut, njegova svojstva, spojevi, priprema i uporaba

Što je bizmut? Nevjerojatan metal neobičnog oblika i izgleda koji su alkemičari koristili u mnogim eksperimentima u srednjem vijeku. Zvao se tectum argenti, što se prevodi kao "srebrova proizvodnja", jer su ljudi doista vjerovali da je taj metal napola sastavljen od njega. Koristio se u mnogim sferama i čak dodavao legurama iz kojih je izrađivano hladno oružje - tako da su mačevi stekli poseban sjaj i ljepotu. Što je ovaj element i koje značajke ima?

Biti u prirodi

Govoreći o tome što je bizmut, treba napomenuti da je u zemljinoj kori taj element sadržan u količini od 2x10 - 5% po težini, au morskoj vodi 2x10 - 5 mg / l.

On je također u rudama. U tim mineralima sadrži bizmut, kako u obliku vlastitih minerala, tako iu obliku nečistoća u sulfatnim solima i sulfidima drugih metala.

Oko 90% bizmuta se kopa izdvajanjem iz bakrenih, kositarskih i olovno-cinkovih ruda koje se obrađuje, kao i iz koncentrata. Oni sadrže stotine, a ponekad i desetine postotka ove tvari.

Bismutove rude su u prirodi iznimno rijetke. Imaju visoku koncentraciju tvari - od 1% i više. Sastav takvih ruda uključuje prirodni bizmut (formiran u hidrotermalnim venama), bizmutin (jednostavan sulfid), tetradimit, kozalit, bizmit, bizmutit, vittijenit, aikinit i galenovismut.

depozit

Bizmut je metal koji se u visokim koncentracijama akumulira, u pravilu, u stijenama (pegmatitima), u srednjim i visokotemperaturnim hidrotermalnim i kontaktno-metasomatskim naslagama.

Kao što je već spomenuto, obično tvori složene rude s drugim elementima. One se također razlikuju uglavnom po vrsti mineralizacije. U bolivijskoj provinciji, na primjer, uobičajene su naslage sulfid-kasiterit iz kojih se taj metal ekstrahira. U Transbaikaliji - kvarc-volframit.

Hidrotermalne naslage osobito prevladavaju u Rusiji i inozemstvu. U Srednjoj Aziji i Italiji - bakar-bizmut. U Njemačkoj, Sjedinjenim Državama i Kanadi - pet elemenata. U takvim nalazištima, izvorni bizmut je povezan s arsenidima srebra, kobalta i nikla, kao i s uranom.

No, najveći depozit ovog metala je u Peruu, u gradu Cerro de Pasco. Tu se u velikim količinama iskopava bizmut, koji se ekstrahira tijekom prerade koncentrata olova.

Proces dobivanja

Nastavljajući temu onoga što je bizmut, vrijedi reći kako je točno minirana.

Proizvodnja ovog metala temelji se na preradi rude, kao i koncentrata olova i bakra metodama koje se koriste u području piro / hidrometalurgije.

Postoji još jedan način, ali se koristi samo u slučaju dobivanja bizmuta iz sulfidnih spojeva. Proces uključuje preradu koncentrata bakra, praćenu taljenjem oborine s željeznim otpadom i fluksom.

U pravilu se odvija proces dobivanja bizmuta prema formuli: Bi ₂ S ₃ + 3Fe à 2Bi + 3FeS.

U slučaju da se koriste oksidirane rude, metal se reducira ugljikom pod slojem fluksa. To se događa u temperaturnom rasponu od 900 do 1000 ° C. Ugljik se može zamijeniti natrijevim sulfitom. Pomoću ovog kristalnog hidrata možete vratiti bizmut oksid na nižoj temperaturi (800 ° C).

Za dobivanje sulfida ovog metala koristi se soda ili natrijev hidroksid. U tim slučajevima, temperatura je podešena na 950 odnosno 500-600 stupnjeva.

Specifičnosti procesa

Odvojeno, treba reći i za ekstrakciju bizmuta iz grubog olova. Ovaj proces je specifičan po tome što uključuje oslobađanje metala kalcijem ili magnezijem. Bizmut u isto vrijeme, s pojavom spoja CaMg ₂ Bi ₂ , nakuplja se u gornjim slojevima.

Kako se metal dalje pročišćava od magnezija ili kalcija? Taljenjem pod alkalnim slojem uz dodatak oksidansa NaNO3. Zatim se dobivena tvar podvrgava elektrolizi kako bi se proizveo mulj (otpadne tvari). Ovaj proizvod se pretapa u grubi bizmut.

Važno je odrediti da hidrometaluršku metodu dobivanja ovog elementa karakteriziraju veći ekonomski pokazatelji i odgovarajuća čistoća dobivene tvari. Ova metoda temelji se na otapanju ruda, legura i međuprodukata koji sadrže bizmut. U tu svrhu koriste se klorovodična i dušična kiselina.

Nakon otapanja slijedi ispiranje dobivene tekućine. Za provedbu ovog procesa, koristite sumporna kiselina ili otopine natrijevog klorida. Ovo je završna faza, zatim se bizmut uklanja i pročišćava ekstrakcijom.

Usput, još uvijek postoje metode dvostupanjske destilacije, taljenja zona i hidrometalurškog rafiniranja. Koriste se za dobivanje najčišćeg bizmuta.

Izmjene metala

Što je bizmut? Vizualno, to je srebrno-bijeli metal koji se prelijeva u različitim nijansama. Čisti bizmut je uglavnom ružičast. Metoda u kojoj dominira bilo koja druga boja je alotropna modifikacija.

Oni su, usput, mnogo. Izmjene su posljedica visokog tlaka. Ako je bizmut podvrgnut temperaturi od + 25 ° C i tlaku od 2,57 GPa, tada će kristalna rešetka ove tvari proći kroz polimorfnu transformaciju. Njegov oblik će prestati biti romboedarski i postati monoklinski.

Isto tako, promjenom rešetke javljaju se i drugi pritisci (5 GPa, 4,31 GPa i 2,72 GPa). A ako je dovedete na razinu od 7,74 GPA, tada će dobiti potpuno kubični oblik. Tetragonalna rešetka postaje pod tlakom od 2,3–5,2 GPa.

Fizička svojstva

Bizmut je kemijski element koji je doista jedinstven. Samo nekoliko tvari kada se otopi ima povećanu gustoću i to se odnosi na njih. Kada bizmut iz krutog stanja uđe u tekuće stanje, ovaj se pokazatelj mijenja od 9,8 g / cm3 do 10,07 g / cm3.

S povećanjem temperature, specifični električni otpor ove tvari. Pod normalnim uvjetima (+17,5 ° C), ovaj pokazatelj je 1,2 µOhm · m. Kada se topi, otpor se smanjuje. Na temperaturi od 269 ° C, kada je bizmut još uvijek u čvrstom stanju, on je jednak 2.67 µOhm · m. A kada se podigne na 272 ° C, indikator odmah pada na 1,27 ohm-m.

Usporedimo li bizmut s drugim metalima, tada će im živa biti najbliža. Obje imaju nisku toplinsku vodljivost od 7,87 W / (m · K) pri 300 K.

Magnetska svojstva

Naravno, kada govorimo o svojstvima bizmuta, treba napomenuti da je to najdiamagnetski metal svih postojećih. Njegova magnetska susceptibilnost je 1,34 · 10 - ⁹ pri 293 K. Ova kvaliteta, u prisutnosti bizmuta, može se vidjeti golim okom. Ako objesite metalni uzorak na konopac i dovedete ga do njega, vidljivo će odstupati od njega.

Najvažniji spojevi

I oni su vrijedni pažnje. Spojevi bizmutne mase. Ali za njega su najkarakterističniji oni koji posjeduju oksidacijsko stanje +3 i +5. Evo nekoliko primjera:

• Oksid bizmut (II) BiO. Izgleda kao sivo-crni kristali. Tvar se oksidira na temperaturi od 180 ° C, u uvjetima visoke vlažnosti. On reagira s klorovodičnom kiselinom, može se reducirati ugljičnim monoksidom i vodikom.
• Oksid bizmut (III) Bi ₂ O ₃ . To je žuti kristal tetragonalne ili monoklinske forme. Do 1750 ° C su u čvrstom stanju. Loše je otopljen u hidroksidima, amonijaku, acetonu i vodi, ali je dobar u kiselinama. Oksid se dobiva, u pravilu, zagrijavanjem bizmuta u kisiku.
• Bizmut (III) hidroksid Bi (OH) ₃ . Izgleda kao amorfan bijeli prah. Loše je otopljen u vodi i alkalijama visoke koncentracije, ali je dobar u amonijevom kloridu i glicerinu.
• Bizmutov (III) Bi2S3 sulfid. Rhombohedralni kristali sivo-crne boje. Imaju izražena termoelektrična svojstva. Potpuno se hidrolizira u vodi, ali se ne može otopiti u mineralnim kiselinama, sulfidima i drugim tekućinama. Mogu se reducirati silicijem, ugljikom i vodikom.
• Oksid bizmut (V) Bi ₂ O ₅ . Puder tamno smeđe boje. Kada se zagrijava razgrađuje u lužinama i kiseline se otapa. Ekstrahira se oksidacijom bizmuta u alkalnim otopinama visoke koncentracije.

Bismut nitrat

To je anorganski spoj s formulom Bi (NO3) ₃ . To je smjesa dušične kiseline i soli metala bizmuta. Izgledaju kao bezbojni kristali poput soli ili šećera. Mogu se otopiti u vodi, zbog čega bizmut nitrat tvori kristalni hidrat. Ali u zakiseljenim otopinama ovaj spoj je stabilan.

Zanimljivo je da se kristalni hidrat ove tvari može rastopiti na temperaturi od 75 ° C iu svojoj vlastitoj kristalizacijskoj vodi.

On ima mnogo kemijskih svojstava. Osnovni bizmut nitrat otopljen u vodi, kada se prokuha, potpuno je hidroliziran. Dolazi do solvolize. Tvar interagira s tekućinom i razgrađuje se u nove spojeve. Isto će se dogoditi ako se kristalni hidrat pohrani u zraku.

Valja napomenuti da nitrat može reagirati s hladnom koncentriranom klorovodičnom kiselinom, lužinama, fluoridima i oksidirajućim agensima (kao rezultat toga nastaju bizmutati).

Uporaba nitrata

Koristite ga u nekoliko područja. U farmakologiji, osnovni bizmut nitrat je široko rasprostranjen kao učinkovit antiseptički pripravak. Koristi se kod kožnih bolesti, kao i kod bolesti probavnog trakta.

Više se nitrata unosi u sastav krema od pjega, izbjeljujućih sredstava za lice, svijetlih boja kose i sjajila.

Osim gore navedenog, pigment se dodaje španjolskom i biserno bijelom.

Gdje se koristi metal?

Upotreba bizmuta danas je vrlo česta. Ovaj se element koristi u različitim poljima.

Bizmut je cijenjen zbog svoje topljivosti. Koristi se u proizvodnji automatskih aparata za gašenje požara - izrađuje osigurače za njih.

Ipak, iz njega se izrađuju modeli za lijevanje složenih dijelova, budući da bizmut ima poboljšana svojstva lijevanja i može ispuniti najsitnije detalje kalupa. Sipali su metalografske dijelove koji su se koristili u protetici. Evo još nekoliko načina za korištenje:

• Bizmut se dodaje u kositar tako da se ne raspada u prah pri niskim temperaturama. Atomi ovog metala navodno "cementiraju" njegovu rešetku.
• Trajni magneti izrađeni su od legure mangan-bizmut.
• Bizmut se dodaje u količini od 0,01% drugim legurama, što poboljšava njihova plastična svojstva.
• Trioksid ovog metala koristi se u proizvodnji polimera kao katalizatora.
• Koristeći bizmut-cezijev-telurij, koristi se visokokvalitetni materijal za izradu poluvodičkih hladnjaka.
• Bizmut germanat (scintilacijski materijal) koristi se u nuklearnoj fizici, geologiji i tomografiji.
• Za dobivanje polonija-210 također je potrebno dodati tu tvar.

Popis se može nastaviti. Metal se koristi kao kemikalija trenutni izvor Materijal za obradu izdržljivih legura koristi se u nuklearnoj energiji iu proizvodnji gorivih ćelija u proizvodnji tetrafluorovodika. Sfere su mnogostrane. To još jednom potvrđuje jedinstvenost tvari o kojoj se raspravlja.

Sfera medicine

Već je gore rečeno da se bizmut, odnosno njegov nitrat aktivno dodaje nekim medicinskim pripravcima. Ali to nije kraj njegove primjene u medicini.

Bismutove soli - jedna od rijetkih aktivnih tvari koje mogu uništiti bakteriju Helicobacter Pylori, izazivajući peptički ulkus. Nedavno je instaliran. Ali već sada se bizmut dodaje mnogim pripravcima. Specifičnije, njegov subnitrat, tri-kalijev dicitrat i ranitidin bizmut citrat.

Također je dokazano da uporaba lijekova koji sadrže ovu tvar smanjuje toksični učinak kemoterapije. A na osnovi bizmut spojeva (tribromfenolat, subcitrat, karbonat, tartarat, itd.) Razvijeno je mnogo medicinskih pripravaka.

Usput, bizmut oksoklorid se aktivno koristi kao radiopaque agent i kao punilo u proizvodnji krvnih žila.