Kaj je bizmut, njegove lastnosti, spojine, priprava in uporaba

13. 3. 2019

Kaj je bizmut? Neverjetna kovina nenavadne oblike in videza, ki so jo alkimisti uporabljali v številnih poskusih v srednjem veku. Imenoval se je tectum argenti, kar pomeni »proizvodnja srebra«, ker so ljudje resnično verjeli, da je ta kovina polovično sestavljena. Uporabljali so jo v mnogih sferah in celo dodali zlitinam, iz katerih je bilo izdelano hladno orožje - zato so meči pridobili posebno sijaj in lepoto. Kaj je ta element in kakšne funkcije ima?

kaj je bizmut

Biti v naravi

Ko govorimo o tem, kaj je bizmut, je treba opozoriti, da je v zemeljski skorji ta element vsebovan v količini 2x10−5% po teži, v morski vodi pa 2x10−5 mg / l.

Prav tako je v rudah. V teh mineralih vsebuje bizmut v obliki lastnih mineralov in v obliki nečistoč v sulfatnih solih in sulfidih drugih kovin.

Približno 90% bizmuta se pridobiva z izločanjem iz bakrovih, kositrnih in svinčevo-cinkovih rud, ki se predelujejo, in iz koncentratov. Vsebujejo stotine, včasih celo desetine odstotka te snovi.

Bizmutove rude so v naravi izjemno redke. Imajo visoko koncentracijo snovi - od 1% in več. Sestava takih rud vsebuje naravni bizmut (tvorjen v hidrotermalnih žilah), bismutin (preprost sulfid), tetradimit, kozalit, bizmit, bizmutit, vittihenit, aikinit in galenovismut.

Vloge

Bizmut je kovina, ki se akumulira v visokih koncentracijah, praviloma v kamninah (pegmatitih), v srednje-in visokotemperaturnih hidrotermalnih in kontaktno-metasomatskih depozitih.

Kot je navedeno zgoraj, običajno tvori kompleksne rude z drugimi elementi. Razlikujejo se tudi po vrsti mineralizacije. V bolivijski pokrajini so na primer običajne usedline sulfid-kasiterit, iz katerih se ta kovina ekstrahira. V Transbaikaliji - kvarc-volframit.

Hidrotermalne usedline so še posebej razširjene v Rusiji in v tujini. V Srednji Aziji in Italiji - bakreni bizmut. V Nemčiji, ZDA in Kanadi - pet elementov. Pri takšnih depozitih je naravni bizmut povezan z arzenidi srebra, kobalta in niklja, pa tudi z uranom.

Toda največji depozit te kovine je v Peruju, v mestu Cerro de Pasco. Tam pridobivamo bizmut v velikih količinah in ga ekstrahiramo med predelavo koncentratov svinca.

preparati bizmuta

Postopek pridobivanja

Nadaljevanje teme o tem, kaj je bizmut, je vredno povedati, kako natančno je minirano.

Proizvodnja te kovine temelji na predelavi rude ter koncentratov svinca in bakra s pomočjo metod, ki se uporabljajo na področjih piro / hidrometalurgije.

Obstaja še en način, vendar se uporablja samo v primeru pridobivanja bizmuta iz sulfidnih spojin. Proces vključuje predelavo bakrovih koncentratov, ki jih spremlja taljenje padavin z železovim odpadkom in pretokom.

Postopek pridobivanja bizmuta praviloma poteka po formuli: Bi 2 S 3 + 3Fe à 2Bi + 3FeS.

V primeru, da se uporabljajo oksidirane rude, se kovina zmanjša z ogljikom pod plastjo toka. To se dogaja v temperaturnem območju od 900 do 1000 ° C. Ogljik se lahko zamenja z natrijevim sulfitom. Z uporabo tega kristalnega hidrata lahko obnovite bizmutov oksid pri nižji temperaturi (800 ° C).

Za pridobitev sulfida te kovine se uporablja soda ali natrijev hidroksid. V teh primerih je temperatura nastavljena na 950 oziroma 500-600 stopinj.

Posebnosti procesa

Ločeno pa je treba povedati o ekstrakciji bizmuta iz grobega svinca. Ta postopek je specifičen, ker vključuje sproščanje kovine s kalcijem ali magnezijem. Bizmut hkrati, ki ima videz spojine CaMg 2 Bi 2 , se nabira v zgornjih plasteh.

Kako se kovina še očisti iz magnezija ali kalcija? S taljenjem pod alkalno plastjo z dodatkom oksidanta NaNO 3 . Nato nastalo snov izpostavimo elektrolizi, da dobimo blato (odpadne snovi). Ta proizvod se stopi v grob bizmut.

Pomembno je določiti, da so za hidrometalurško metodo pridobivanja tega elementa značilni višji ekonomski kazalci in ustrezna čistost dobljene snovi. Ta metoda temelji na raztapljanju rud, zlitin in intermediatov, ki vsebujejo bizmut. V ta namen se uporabljajo klorovodikova in dušikova kislina.

Raztapljanju sledi izpiranje nastale tekočine. Za izvajanje tega procesa uporabite žveplove kisline ali raztopine natrijevega klorida. To je končna faza, nato bizmut odstranimo in očistimo z ekstrakcijo.

Mimogrede, še vedno obstajajo metode dvostopenjske destilacije, taljenja con in hidrometalurškega rafiniranja. Uporabljajo se za pridobitev najčistejšega bizmuta.

bizmutov nitrat

Preoblikovanje kovin

Kaj je bizmut? Vizualno je srebrno bele kovine, ki se prelivajo v različnih odtenkih. Čisti bizmut je pretežno rožnate barve. Kovina, v kateri prevladuje katera koli druga barva, je alotropna modifikacija.

Mimogrede, veliko. Spremembe so posledica visokega tlaka. Če je bizmut izpostavljen temperaturi +25 ° C in tlaku 2,57 GPa, bo kristalna mreža te snovi podvržena polimorfni transformaciji. Njegova oblika bo prenehala biti romboedarska in postati monoklinična.

Tudi pri drugih tlakih se pojavijo spremembe mrež (5 GPa, 4,31 GPa in 2,72 GPa). In če ga pripeljete na raven 7,74 GPA, bo dobila kubično obliko. Tetragonska mreža postane pri tlaku 2,3–5,2 GPa.

Fizične lastnosti

Bizmut je kemični element, ki je resnično edinstven. Le nekaj snovi, ki se topijo, se poveča gostota in to velja tudi za njih. Ko bizmut vstopi v tekoče stanje iz trdnega stanja, se ta indikator spremeni iz 9,8 g / cm 3 na 10,07 g / cm3.

Z naraščajočo temperaturo, specifično električni upor snovi. V normalnih pogojih (+17,5 ° C) je ta indikator 1,2 µOhm · m. Pri taljenju se upor zmanjša. Pri temperaturi 269 ° C, ko je bizmut še vedno v trdnem stanju, je enak 2,67 µOhm · m. Ko se dvigne na 272 ° C, indikator takoj pade na 1,27 ohm-m.

Če primerjamo bizmut z drugimi kovinami, potem bo živa srebra z njenimi lastnostmi najbližja. Oba imata nizko toplotno prevodnost 7,87 W / (m · K) pri 300 K.

Magnetne lastnosti

Seveda, ko govorimo o lastnostih bizmuta, je treba opozoriti, da je to najbolj diamagnetna kovina vseh obstoječih. Njegova magnetna susceptibilnost je 1,34 · 10 - 9 pri 293 K. Ta kakovost, v prisotnosti bizmuta, je vidna s prostim očesom. Če na vrvico obesite kovinski vzorec in mu prinesete magnet, bo opazno odstopal od njega.

osnovni bizmutov nitrat

Najpomembnejše spojine

Prav tako so vredne pozornosti. Spojine bizmutove mase. Najbolj značilne za njega pa so tisti, ki jih imajo oksidacijsko stanje +3 in +5. Tu je nekaj primerov:

  • Oksid bizmut (II) BiO. Izgleda kot sivo-črni kristali. Snov se oksidira pri temperaturi 180 ° C v pogojih visoke vlažnosti. Reagira s klorovodikovo kislino, lahko se zmanjša z ogljikovim monoksidom in vodikom.
  • Oksid bizmut (III) Bi 2 O 3 . To je rumena kristal tetragonalne ali monoklinske oblike. Do 1750 ° C so v trdnem stanju. To je slabo raztopljeno v hidroksidih, amoniaku, acetonu in vodi, vendar je dobro v kislinah. Praviloma se oksid pridobiva s segrevanjem bizmuta v kisiku.
  • Bizmutov (III) hidroksid Bi (OH) 3 . Izgleda kot amorfni beli prah. To je slabo raztopljeno v vodi in alkalijah z visoko koncentracijo, vendar je dobro v amonijevem kloridu in glicerinu.
  • Bizmutov (III) Bi 2 S 3 sulfid. Rhombohedralni kristali sivo-črne barve. Imajo izrazite termoelektrične lastnosti. Popolnoma hidroliziran v vodi, ne more pa se raztopiti v mineralnih kislinah, sulfidih in drugih tekočinah. Lahko se zmanjša s silicijem, ogljikom in vodikom.
  • Oksid bizmut (V) Bi 2 O 5 . Puder temno rjave barve. Pri segrevanju se razgradi v alkalijah in raztopi kisline. Ekstrahira se z oksidacijo bizmuta v alkalnih raztopinah visoke koncentracije.

kemični element bizmuta

Bizmutov nitrat

Je anorganska spojina s formulo Bi (NO 3 ) 3 . Je mešanica dušikove kisline in soli kovinskega bizmuta. Izgledajo kot brezbarvni kristali, kot so sol ali sladkor. Lahko se raztopijo v vodi, zaradi česar bizmut nitrat tvori kristalni hidrat. Toda v nakisanih raztopinah je ta spojina stabilna.

Zanimivo je, da se kristalni hidrat te snovi lahko topi pri temperaturi 75 ° C in v svoji kristalizacijski vodi.

Ima veliko kemijskih lastnosti. Osnovni bizmutov nitrat, raztopljen v vodi, ko je kuhan, je popolnoma hidroliziran. Pojavi se solvoliza. Snov reagira s tekočino in se razgradi, da tvori nove spojine. Enako se bo zgodilo, če je kristalni hidrat shranjen v zraku.

Opozoriti je treba, da lahko nitrat reagira s hladno koncentrirano klorovodikovo kislino, alkalijami, fluoridi in oksidacijskimi sredstvi (posledično se tvorijo bizmuti).

Uporaba nitrata

Uporabite ga na več področjih. V farmakologiji je osnovni bizmutov nitrat široko razširjen kot učinkovit antiseptični pripravek. Uporablja se pri kožnih boleznih, kot tudi pri boleznih prebavil.

V sestavo krem ​​s pegic, belilnih sredstev za obraz, svetlih barv za lase in osvetljevalcev se vnese več nitratov.

Poleg zgoraj navedenega se pigment doda španskemu in biserno belemu.

uporaba bizmuta

Kje se uporablja kovina?

Uporaba bizmuta danes je zelo pogosta. Ta element se uporablja na različnih področjih.

Bizmut je cenjen zaradi taljivosti. Uporablja se pri izdelavi avtomatskih gasilnih aparatov - pripravi varovalke za njih.

Iz tega so izdelani modeli za ulivanje kompleksnih delov, saj ima bizmut izboljšane lastnosti ulivanja in lahko zapolni najmanjše detajle kalupa. Prelili so metalografske odseke, ki so jih uporabljali pri protetiki. Tukaj je še nekaj načinov uporabe:

  • Bizmut se doda kositru, tako da se pri nizkih temperaturah ne razpade v prah. Atomi te kovine naj bi "cementirali" njeno mrežo.
  • Trajni magneti so izdelani iz mangan-bizmutove zlitine.
  • Bizmutu dodamo v količini 0,01% drugim zlitinam, kar izboljša njihove plastične lastnosti.
  • Trioksid te kovine se uporablja pri proizvodnji polimerov kot katalizatorja.
  • Z uporabo bizmuta-cezija-telurja izdelujemo visoko kakovostne materiale, ki se uporabljajo pri izdelavi polprevodniških hladilnikov.
  • Bizmutov germanat (scintilacijski material) se uporablja v jedrski fiziki, geologiji in tomografiji.
  • Da bi dobili polonij-210, je treba dodati tudi to snov.

Seznam se lahko nadaljuje. Metal se uporablja kot kemikalija trenutni vir Material za obdelavo trajnih zlitin se uporablja v jedrski energiji in pri proizvodnji gorivnih celic v proizvodnji tetrafluorovodika. Krogle so večstranske. To še enkrat potrjuje edinstvenost obravnavane snovi.

bizmutova kovina

Področje medicine

Zgoraj je bilo že povedano, da se bizmut, ali bolje rečeno, njegov nitrat, aktivno dodaja nekaterim zdravilnim pripravkom. Toda to ni konec njegove uporabe v medicini.

Bizmutove soli - ena od redkih zdravilnih učinkovin, ki lahko uničijo bakterijo Helicobacter Pylori, kar povzroča peptično razjedo. Pred kratkim je bila nameščena. Že zdaj se bizmut dodaja številnim pripravkom. Natančneje, njegov subnitrat, tri-kalijev dicitrat in ranitidin bizmut citrat.

Dokazano je tudi, da uporaba zdravil, ki vsebujejo to snov, zmanjšuje toksični učinek kemoterapije. Na osnovi bizmutovih spojin (tribromfenolat, subcitrat, karbonat, tartrat itd.) Smo razvili veliko medicinskih pripravkov.

Mimogrede, bizmutov oksoklorid se aktivno uporablja kot radioaktivno sredstvo in kot polnilo pri izdelavi krvnih žil.