Bizmut
83 Bi Układ okresowy pierwiastków
Bizmut naturalny Syntetyczny kryształ bizmutu o dużej czystości Bizmut naturalny Syntetyczny kryształ bizmutu o dużej czystości
Dane ogólne
Nazwa, symbol, l.a.	Bizmut, Bi, 83
Grupa, okres, blok	15 , 6, p
Właściwości metaliczne	metal
Właściwości atomowe Masa atomowa 208,98038 u Promień atomowy 160 (obl. 143) pm Promień walencyjny 146 pm Promień van der Waalsa bd Konfiguracja elektronowa [Xe]4f145d106s26p3 Zapełnienie powłok 2, 8, 18, 32, 18, 5 Elektroujemność 2,02 ( Pauling ) 1,67 ( Allred ) Stopień utlenienia 3, 5 Właściwości kwasowe tlenków średnio kwaśne
Właściwości fizyczne Stan skupienia stały Gęstość 9780 kg/m³ Twardość 2,25 Kolor różowoszary Temperatura topnienia 544 K 270,85 °C Temperatura wrzenia 1837 K 1563,85 °C Objętość molowa 21,31×10–6 m³/ mol Ciepło parowania 104,8 kJ/mol Ciepło topnienia 11,3 kJ/mol Ciśnienie pary nasyconej 6,27×10–4 Pa (600 K) Prędkość dźwięku 1790 m/s (293,15 K)
Pozostałe dane Ciepło właściwe 122 J/(kg*K) Konduktywność 0,867×106 S /m Przewodność cieplna 7,87 W/(m*K) Potencjały jonizacyjne I. 703 kJ/mol II. 1610 kJ/mol III. 2466 kJ/mol IV. 4370 kJ/mol V. 5400 kJ/mol VI. 8520 kJ/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 207Bi {syn.} 31,55 lat w.e. 2,399 207 Pb 208Bi {syn.} 3,368×106 lat w.e. 2,880 208 Pb 209Bi 100% (1,9 ±0,2)×1019 lat α 3,14 205 Tl 210mBi {syn.} 3×106 lat α 0,271 206 Tl
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Bizmut (Bi, łac. bisemutum, bismuthum lub bismutum) – pierwiastek chemiczny , metal bloku p układu okresowego . Nazwa pochodzi od niemieckiego słowa Wismut^[1].

Właściwości

• 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

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

W związkach bizmut jest zazwyczaj trójwartościowy ( stopień utlenienia +3) i wykazuje właściwości zasadowe. Tworzy tlenek bizmutu(III) Bi₂O₃, wodorotlenek bizmutu(III) Bi(OH)₃ oraz szereg 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 +3 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 +5 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 +3 tworzy połączenia z resztami organicznymi typu R₃Bi oraz R₃BiZ₂ (R – reszta organiczna, Z – anion nieorganiczny), np. ( CH3 )₃Bi, Ph ₃Bi, Ph₃BiF₂ lub Ph₃Bi(OH)₂.

Źródła

• Jerzy Chodkowski (red.): Mały słownik chemiczny. Wyd. V. Warszawa: Wiedza Powszechna , 1976. 
• Encyklopedia techniki CHEMIA. Warszawa: WNT , 1965. 
• Adam Bielański : Chemia ogólna i nieorganiczna. Warszawa: PWN , 1981, ss. 414, 427, 439. . 
• Philip John Durrant, Bryl Durrant: Zarys współczesnej chemii nieorganicznej. Warszawa: PWN , 1965, ss. 875-881. 

Izotopy

Bizmut posiada 35 izotopów z przedziału mas 190–215. Żaden z nich nie jest trwały. Wcześniej sądzono, że stabilny jest izotop ²⁰⁹Bi, który stanowi niemal 100% składu izotopowego bizmutu. Dopiero w 2003 roku we francuskim Institut d'Astrophysique Spatiale w Orsay stwierdzono, że półokres rozpadu tego izotopu wynosi ok. 1,9*10¹⁹ lat (tj. ponad miliard razy więcej niż szacowany wiek Wszechświata )^[2]. Ta śladowa radioaktywność 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).

Kryształ syntetyczny. Dolna, przednia krawędź ma około 3,5 cm . Opalizujący kolor jest wynikiem interferencji na cienkiej warstwie tlenku powstałej w czasie stygnięcia.

Zastosowanie

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.

• Dodatek do stopów niskotopliwych (np. stop Wooda ), w Niemczech także do produkcji stopów, z których odlewano czcionki drukarskie.
• Niektóre jego kompleksy karbonylkowe znalazły zastosowanie jako katalizatory metatezy węglowodorów .
• Ochra bizmutowa (Bi₂O₃) o barwie różowo-brązowej jest czasami stosowana jako barwnik w przemyśle kosmetycznym.
• Wykorzystuje się go do produkcji tworzyw sztucznych , farb .
• Stosuje się (np. w postaci zawiesiny) jako wypełnienie przy wykonywaniu zdjęć rentgenowskich (np. chlorek bizmutylu ).
• Związki bizmutu wykazują właściwości antybakteryjne i są lub były stosowane jako leki (np. chlorek bizmutylu, zasadowy azotan bizmutawy , zasadowy węglan bizmutawy , zasadowy salicylan bizmutawy , koloidalny cytrynian bizmutawy), jodek bizmutawo-chininowy lub środki antyseptyczne (np. dermatol , kseroform ).
• Katalizator w procesie polimeryzacji
• Włókno w bezpiecznikach elektrycznych

Znaczenie

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 .

Przypisy