Bizmut - Bizmut geçmişi, oluşumu, ekstraksiyonu, kullanımları ve fiyatları

Bizmut veya bizmut (ayrıca eski: bizmut), Bi sembolüne ve 83 atom numarasına sahip kimyasal bir elementtir. Periyodik tabloda 5 içerisindedir. Ana grup veya azot grubu.

Bilinen stabil bir izotop yoktur. Bununla birlikte, doğal olarak ortaya çıkan 209Bi'nin aşırı düşük yarı ömür aşırı düşük radyoaktivitesi pratik kullanım için önemli değildir. Radyoaktivite sadece 2003 tespit edilebilirdi, çünkü daha önce ölçüm için gereken çok hassas yöntemler mevcut değildi; 1990Bi, 209 yıllarındaki en ağır kararlı nüklid olarak kabul edildi.

Tarih

Ayrı bir unsur olarak, bizmut, 18'in merkezi oldu. Yüzyıl kimyacıları Claude Francois Geoffroy, Johann Heinrich Pott, Carl Wilhelm Scheele ve Torbern Olof Bergman tarafından gösterildi. Önceleri, genellikle kurşun, kalay, antimon ve diğer metallerin veya minerallerin bir türevi olarak düşünülmüştü. Kitapta Yararlı bir dağ kitabında (yaklaşık 1527), bizmut cevheri (wissmad arzcz) gümüş cevherinin bir arkadaşı olarak geçiyor. Daha sonra 16'ta. Yüzyıl Georgius Agricola daha kesin bir ayrım yapmayı denedi.

Alman 1390’te wesemut, latin 1450’de wismutum, 1530’de bisemutum olarak görünen metalin ismi Arapça Dioscuri’nin 9 çevirisine çevrilebilir. Yüzyılda belgelenen form b [i] iūūīīūū attrib attribn atfedilmesi, bu muhtemelen kendisinin eski Yunan psιμύθιον psimionunun bir çevirisidir, kurşun beyazı temsil eder. Arapça iṯmid, antimon 'un oluşumu da benimsendi; Sıklıkla, iddia edilen ilk isyana ek olarak, St. Georgen madeninde, 15'taki Erzgebirge'de Schneeberg yakınlarındaki çayırlarda. Yüzyıl ya da varyant üzerinde (se) mat. 'beyaz kütle' demektir.

Bi'nin kimyasal sembolü 1814 yılında JJ Berzelius tarafından önerildi.

Bulunduğu

Bizmut, doğada, yani doğal formda meydana gelir ve Uluslararası Mineraloji Derneği (IMA) tarafından bir mineral olarak tanınır. IMA tarafından kullanılan 9. Karl Hugo Strunz'dan sonra minerallerin sınıflandırılmasının düzenlenmesi, bizmutu sistemin no.lu arsenik elementlerinin alt bölümünde antimon, arsenik ve stibarsen ile birlikte yönlendirir. 1.CA.05 (eski 8 baskısı: I / B.01-40). Ağırlıklı olarak İngilizce konuşanlarda Dana Bismuth'a göre kullanılan minerallerin sınıflandırılmasında, no. 01.03.01.

Katı bizmut, pegmatitlerin ve topaz içeren kalay-tungsten kuvars damarlarının hidrotermal damarlarında ve genellikle çeşitli bakır, nikel, gümüş ve kalay cevherleriyle birlikte oluşturulur. Bizmut nadiren iyi formlanmış kristal formları geliştirir, ancak 12 santimetreye kadar bir boyuta ulaşabilir. Genellikle dendritik, yaprak veya granül agrega formunda bulunur, fakat aynı zamanda paralel merkeze ("tüy bizmutu") veya kristal merkeze çizilen huni şekilli yan yüzeylere sahip polisentetik ikizler olarak bulunur.

Şimdiye kadar (2011'ten itibaren) katı bizmut için 1400 lokasyonlarının çevresinde bilinmektedir. Alanlar çoğunlukla Avustralya, Bolivya, Çin, Kanada, Meksika, Peru ve İspanya'da, tarihsel olarak Spessart'taki Bieber'de ve Ore Dağları'nda, hem saf halde hem de sülfit (bizmutit), selenit (selenit bizmut parıltısı) ve oksit olarak (selenit) Bismit) bulundu. Ek olarak, bizmut, antimon ve arsenik yanı sıra, ara sıra bir çift sülfür olarak ortaya çıkar: galenobismutit (PbBi2S4), bumil) (BXNX) Ayrıca Tellurbismut (Bi3Te2S) formundaki bir tellür sülfat ve Eulytin (Bi6 (SiO2) 2) adı verilen bir silikat da bilinmektedir.

Genel olarak, 230 bizmut minerallerinin etrafındaki katı bizmut dahil olmak üzere bilinmektedir.

Çıkarma ve sunum

Bizmut üretimi için kişi oksidik veya sülfidik cevherleri alabilir.

Oksit cevherleri kömür yakıtlı fırınlarda bizmut seviyesine indirgenmiştir:

Sülfit bizmut tuzları, çökeltme metodu ile demir ile azaltılabilir:

Veya sülfidik cevherleri önce oksitlere dönüştürülür ve daha sonra kömürle indirgenir (Röder indirgeme yöntemi):

Ham bizmut daha sonra diğer elementlerin (antimon, arsenik, kurşun, demir ve kükürt) erimesini oksitleyerek uzaklaştırılır. Erimiş bizmutun kalay ile özütlenmesiyle sodyum, sodyum sülfit, altın ve gümüş ile eritilerek uzaklaştırılır.

özellikleri
Fiziksel özellikleri

Bizmut gümüş-beyaz, kırılgan ve kaba kristalli metal veya pembe bir dokunuş ile yarı metaldir. Çok yoğun paketlenmiş iki tabakalı, eşkenar dörtgen bir kristal yapıya sahiptir. İki çift katman arasındaki en kısa mesafe, bir çift katman içindeki iki atom arasındaki en küçük mesafeden yalnızca% X daha büyük olan 352,9 pm'dir. Bizmut monokristaller, bu çift katmanlara paralel belirgin bir bölünme gösterir.

Bizmut, tüm metal benzeri elemanların en güçlü Hall etkisine ve saf halde yarı metal olarak zayıf bir elektrik iletkenliğine sahiptir. Süper iletkenler ve pirolitik grafit dışında - en güçlü diamagnetic özelliğinin ötesinde, harici olarak uygulanan bir manyetik alanın dışına itilir. Schubnikow-de-Haas etkisi (dış manyetik alanda elektriksel direnç salınımları) ilk önce bizmut kristallerde gözlendi ve ölçüldü. Hall sensörlerinin ve alan plakalarının geliştirilmesinden önce, manyetik alanları ölçmek için, ince sarılı yalıtımlı bizmut telli bir bobin olan bizmut sarmal denirdi. Bobinin değişen bir manyetik alanın etkisi altındaki direnç değişimi bugünün sensörlerine kıyasla kesinlikle çok küçüktü.

Bizmutun bilinen iki modifikasyonu vardır: oda sıcaklığında yaygın olan bizmut, yüksek basınç altında (9 GPa'dan itibaren) kübik bir vücut merkezli kristal yapı oluşturur.

Sıvı bizmut katılaşınca az miktarda maddeden biri olarak genişler (yoğunluk anomalisi). Bu fenomen galyum, germanyum, plütonyum, silikon, tellür ve suda de gözlenir. Erime (ve katılaşma) sırasında bir çift faz geçişinin gerçekleştiğine bizmut dayanmaktadır: bir kez faz geçişi 1. Katıdan sıvıya (genellikle yoğunlukta küçük bir düşüşle) ve ek olarak 1 faz geçişi sipariş edin. Yoğunlukta kayda değer artışa sahip metaloid metali sırası, bu da 21,1 J / (K · mol) füzyonunun olağandışı şekilde büyük olan entropisini ve bizmut eriyiğinin elektrik iletkenliğinde ani bir artışı açıklar.

Kimyasal özellikleri

Bizmut kuru havaya normal sıcaklıkta dayanıklıdır. Bununla birlikte, nemli havada yüzey üzerinde bir oksit tabakası oluşur. Ayrıca, bizmut suya ve oksitleyici olmayan asitlere (hidroklorik asit ve seyreltik sülfürik asit) karşı dayanıklıdır. Oksitleyici asitlerde (nitrik asit veya sıcak konsantre sülfürik asit), bizmut tuzları (BiX3) oluşturmak için bizmut çözülür. Toz formunda yanıcı bir katıdır, tutuşma kaynağına kısa süre maruz kaldığında kolayca tutuşabilir ve çıkarıldıktan sonra yanmaya devam eder. Tutuşma riski artar, madde ne kadar iyi dağılırsa. Kompakt formda metal yanıcı değildir.

Kırmızı sıcak olduğunda, bizmut mavimsi bir alevle kahverengi-sarı renkli bir duman - bizmut (III) okside (Bi2O3) yanar.

Isı altında bizmut doğrudan halojenlerle, ayrıca kükürt, selenyum ve tellür ile doğrudan birleşir. Bizmut azot ve fosfor ile reaksiyona girmez.

izotop

Doğal bizmut sadece 209Bi izotoplarından oluşur. 2003’te Orsay’da (Fransa) bulunan Institut d'astrophysique spatiale, şu ana kadar stabil olan bu izotopun, yarı ömrü (1,9 ± 0,2) 1019 yıl (yaklaşık 19 trilyon yıl) olan bir alfa yayıcısı olduğunu buldu. 209Tl'de 205Bi'nin çok yavaş bozunması, bir yandan, izotopik şemada çift büyülü 208Pb'ye yakınlık ve 209Bi'nin kendisinin sadece sihirli olduğu gerçeğine dayanır. Uzun yarı ömür 0,0033 Bq / kg aktivitesiyle sonuçlanır (beş dakikada bir tek nükleer bozulmaya ve kilograma karşılık gelir).

209Bi Neptunium serisinin sondan bir üyesidir ve 205Tl dışında hala doğal olan tek kişidir. Neptunium serisinin başlangıcındaki nüklidler artık nükleer reaktörlerde kuluçkada olduğundan, dünyadaki 209Bi miktarı zamanla artmaktadır.

Kullanım

Bizmut, düşük erime noktalı alaşımlarda, örneğin 70 ° C'de eriyen Wood metali için, 98 ° C erime noktasına sahip Rose metali için ve 60 ° C'de eriyen Lipowitz metali için alaşım bileşeni olarak kullanılır.

Teknik kullanım

Manganlı alaşımlı Bismanol güçlü bir kalıcı mıknatıstır.

Güneş konnektörleri için kaplama alaşımlarında (sıcak daldırma), kurşun yerine kullanılır.

20 santimetreden daha büyük boyutlara sahip sentetik bizmut tek kristalleri ve polikristalin bizmut plakaları araştırma reaktörleri üzerinde malzeme incelemeleri için nötron filtreleri olarak kullanılır.

Kimyasal bileşik bizmut tellürid, Peltier elementlerine ısı enerjisi pompalar.

Bazı DVD-RAM'in faz değişim malzemesi bizmut içerir, bakınız Faz Değişim Teknolojisi.

Bizmut, bazı kaynaklar tarafından kurşunun yerini almak üzere serbest kesim çeliklerinde alaşım elementi olarak yayılır. Kurşunun negatif ekolojik özellikleri olmadan bu çeliklerin işlenebilirliğini geliştirmelidir. Bununla birlikte, çelik metalurjisi açısından bu sakıncalıdır, çünkü bizmut neredeyse metalurjik olarak çıkartılamaz ve hurdadan üretilen çeliklerde istenmeyen bir eşlik elemanı olarak görülür. Elektronik endüstrisinde kurşunlu lehimler için bir bizmut kalay alaşımı bir yedek (anahtar kelime RoHS) olarak kullanılır. Dezavantajı, Bismuth teneke için kendi lehim ekipmanının gerekli olmasıdır. Kurşun ile kirlenme (örneğin eski ekipmanların tamiri) çok düşük bir erime noktasına neden olurken, kalay-gümüş alaşımlı aletlerin kullanımı yüksek sıcaklıklara ve bizmut aletinin kirlenmesine yol açar.

Bizmut oksit, optik camların üretimi için ve teknik seramiklerde sinterleme yardımcılarının üretiminde kullanılır. Ayrıca, pozitron emisyon tomografisinde (PET) bir sintilasyon dedektörü olarak bizmut almanat formunda uygulama bulur.

Sovyetler Birliği'nde nükleer reaktörler için soğutucu olarak kurşun-bizmut alaşımı kullanıldı. Geleneksel basınçlı su soğutmasından daha etkili olsa da, bu alaşımın kullanımı da daha zordur. Alaşım, 125 ° C'nin altındaki bir sıcaklıkta katılaşır ve daha sonra büyük reaktör hasarına neden olabilir. Bu tür reaktörler, diğerlerinin yanı sıra nükleer denizaltılarda (örneğin, denizaltı Alfa sınıfı) kullanıldı.

Bizmut ayrıca, av tüfeği mühimmatı için toksik olmayan bir kurşun ikamesi olarak da kullanılır. Ancak, bu çok yaygın değil.

16’te. Century, güney Almanya ve İsviçre'de, bizmutluğun kısmen ahşap sunaklar için küçük dekoratif kutular veya kutular için bir kaplama olarak kullanıldığı bir boyama tekniği geliştirildi. Bu tekniğe bizmut resim denir.

Kimya endüstrisinde kullanım

Bizmut klorür oksit (BiOCl), kozmetiklerde gümüş-beyaz sedefli bir pigment olarak kullanılır.

Bizmut vanadat kullanımda hava koşullarına dayanıklı, yeşilimsi sarı pigment olarak kullanılır ve z bulur. B. yüksek kaliteli boyalarda, cephe kullanımı için emülsiyon boyaları, plastik ve baskı mürekkepleri kullanır.

Ek olarak, bizmut kimya endüstrisinde bir katalizör olarak kullanılır.

Şifalı Kullanımı

Dibismut tris (tetraoksodialüminat), bizmut nitrat (bizmut subnitrat, bazik bizmut nitrat) gibi bizmut bileşikleri, mide ve duodenumda (eradikasyon tedavisi) ülserlere neden olabilen patojen Helicobacter pylori kullanımına karşı bir antibiyotik tedavisinin bir parçası olarak kullanılır. Uygulama, sözde dörtlü bir terapidir (bir proton pompa inhibitörünün kombinasyon tedavisi ve bir bizmut üçlü terapi [bizmut tuzu, tetrasiklin, metronidazol).

Bizmut bileşikleri ayrıca ishalde büzücü olarak kullanılır ve kötü nefes ve şişkinliklerde koku azaltıcıdır. Ek olarak, bazı bileşikler (örneğin Bibrocathol) antiseptik olarak kullanılır.

Ek olarak, bizmut, pozitron emisyon tomografisinde, bizmut germanat formunda tomografi cihazının bir detektör materyali olarak tanısal olarak kullanılır.

Tarihsel olarak, bizmut 19'in sonundaydı. Yüzyılda kullanılan yara tozlarının bir parçası (örneğin Dermatol). 1920 yıllarından beri, frengi tedavisinde bir ilaç olarak kullanılmıştır. Ancak, tamamen modern antibiyotiklerle değiştirildi.

Bizmut tuzları ayrıca gastrointestinal sistemi (bizmut yemeği denir) görselleştirmek için X ışını kontrast maddeleri olarak da kullanılmıştır. Burada bizmut tuzu baryum sülfat ile değiştirildi.

Bizmut gallat bir Stolte cilt salve formülasyonunda kullanılır ve merhem bebeklerde enflamatuar cildi tedavi etmek için kullanılabilir.

Vergiftung

Bizmut zehirlenmesi (bizmutizm), gastrointestinal sistemdeki zayıf emilim nedeniyle nadirdir. Civa zehirlenmesine büyük ölçüde benzer. Tipik olarak, ağız mukozasında ağız mukozası (stomatit) ve dişeti iltihabı (diş gevşemesi, kaybı), ishal ve böbrek hasarı (bizmut nefropati ile) ile bağırsak enteritinin oluşumu ile ağız mukozasında kayrak grisi bir bizmut bizmut (bizmut sülfit birikmesi) meydana gelmesidir.

kanıt

Bizmut, tiyoüre ile birlikte bizmut oluğu ile tespit edilir. İstenmeyen engelleyici iyonları çöktürmek için sodyum florür, sodyum klorür ve potasyum sodyum tartrat kullanılır:

Fe3 + ve Al3 + kompleksleri için NaF
Ag + ve Hg22 + yağışları için NaCl
Sb3 + ve Sn2 + 'un kompleksi için tartrat

Bi3 + varlığında, üç tioüre molekülünün bizmut ile kükürt yoluyla ilişkili olduğu kristalimsi, limon sarısı bir tioüre kompleksi oluşur:

(Kompleks oluşumu reaksiyonu).

Alternatif algılama reaksiyonları:

Bir indirgeyici madde olarak kalay (II) iyonları ile yapılan bir redoks reaksiyonunda, element bizmut siyah çökeltilir.
Sodyum iyodür çözeltisi ile: önce siyah bizmut (III) iyodür çökeltilir, daha sonra turuncu bir tetraiodobismutat kompleksi olarak iyodür fazlalığında çözülür:

(Kompleks oluşumu reaksiyonu).

1,3,4-tiadiazol-2,5-ditiol ayrıca tespit için kompleks yapıcı bir madde olarak da uygundur.

Bağlantıları

Bizmut öncelikli olarak üç değerliklidir, fakat aynı zamanda bir ve beş değerli bizmut vardır; Bununla birlikte, bizmut (V) oksit, manganez (II) 'yi permanganata bile oksitleyen çok güçlü bir oksitleyici ajandır. Aynı zamanda polimerik katyonlar oluşturur. Havada kararlıdır.

• oksijen bileşikleri
  Bizmut (III) oksit (bizmut dışkı olarak da adlandırılan bizmut)
• kükürt bileşikleri
  Bizmut (III) sülfid
• Hidrojen bileşikleri
  Bizmut hidrojen (bizmuthan)
• Halitler ve nitratlar
  Florürler: bizmut (III) florür, bizmut (V) florür, bizmut oksit florür
  Klorürler: bizmut subklorür, bizmut (III) klorür, bizmut klorür oksit
  Bromitler: bizmut altbromür, bizmut (III) bromür, bizmut oksit bromür
  İyodürler: bizmut (I) iyodür, bizmut (III) iyodür, bizmut oksit iyodür
  Nitratlar: Bizmut oksit nitrat (Bizmut yardımcı madde)
• Bir anyon olarak
  Sodyum bizmutat (V)

Fiyatlar, çizelgeler, fiyat geçmişi

Grafik Bismuth 2004 2011

Bizmut fiyatı -> stratejik metal fiyatları