Bizmut jest pierwiastkiem chemicznym o symbolu Bi i liczbie atomowej 83. Należy do grupy 15 (dawniej Grupa VA) układu okresowego, zwanej potocznie pniktogenami. Bizmut jest najcięższym stabilnym pierwiastkiem i występuje w przyrodzie głównie w postaci pierwiastkowej, chociaż można go również znaleźć w różnych minerały.
W czystej postaci bizmut jest kruchym metalem o srebrzystobiałej barwie i różowawym odcieniu. Ma wysoką rezystancję elektryczną i niską przewodność cieplną. Bizmut jest nietoksyczny i czasami jest stosowany w stopach do zastosowań takich jak lutowanie, odlewanie i stopy o niskiej temperaturze topnienia.
Jedną z najciekawszych właściwości bizmutu jest jego tendencja do tworzenia na swojej powierzchni pięknych, opalizujących warstw tlenku, gdy reaguje z powietrzem. Powoduje to oszałamiająco kolorowe formacje kryształów, dzięki czemu kryształy bizmutu są popularnym wyborem dla kolekcjonerów oraz do stosowania w biżuterii i przedmiotach dekoracyjnych.
Minerały bizmutu są stosunkowo rzadkie, ale istnieją. Najpopularniejszym minerałem bizmutu jest bizmutynit (Bi2S3), który często występuje w połączeniu z innymi siarczkami metali, takimi jak prowadzić, miedź, srebro rudy. Inne minerały zawierające bizmut obejmują bizmut (Bi2O3) i bizmut natywny, czyli bizmut występujący w czystej postaci pierwiastkowej.
Podsumowując, bizmut jest fascynującym pierwiastkiem znanym ze swoich unikalnych właściwości, w tym kolorowych formacji kryształów i zastosowania w różnych zastosowaniach przemysłowych. Jego obecność w postaci mineralnej zwiększa jego intrygę i znaczenie w badaniach geologii i mineralogia.
Imię: Od niemieckiej masy weisse, później wismut, biała msza.
Grupa Mineralna: Arsen grupa.
Dane komórki: Grupa kosmiczna: R3m. a = 4.546 c = 11.860 Z = 6
Stowarzyszenie: Chalkopiryt, arsenopiryt, pirotyn, piryt, kobaltyt, nikiel, breithauptite, skutterudyt, szafran, bizmutynit, srebro, kubanit, molibdenit, sfalerytu, galena, szelit, wolframit, kalcyt, baryt, kwarc.
Spis treści
Właściwości chemiczne
| Klasyfikacja chemiczna | Tubylec |
| Skład chemiczny | Bi |
Właściwości fizyczne
| Kolor | Czerwonawobiały do kremowobiałego; matowieje opalizująco na różowo, żółtawo lub niebieskawo |
| Smuga | Srebrno-biały |
| Połysk | Metaliczny |
| Łupliwość | Idealny Idealny {0001}, dobry {1011}, słaby {1014} |
| Przeźroczystość | Nieprzezroczysty |
| Twardość Mohsa | 2–2.5 w skali Mohsa |
| System krystaliczny | Trójkątny |
| Wytrwałość | Sectile |
| Gęstość | 9.7 – 9.83 g/cm3 (zmierzone) 9.753 g/cm3 (obliczone) |
Właściwości optyczne
Bizmut wykazuje kilka interesujących właściwości właściwości optyczne, chociaż zazwyczaj nie jest uważany za głównego gracza w zastosowaniach optycznych w porównaniu z innymi materiałami, takimi jak krzem lub różne związki stosowane w optyce. Niemniej jednak, oto niektóre właściwości optyczne bizmutu:
- Refrakcja: Bizmut ma współczynnik załamania światła około 1.9 dla światła widzialnego. Oznacza to, że światło przechodzące przez bizmut lub oddziałujące z nim zostanie załamane lub załamane podczas wchodzenia lub wychodzenia z materiału.
- Refleksja: Podobnie jak większość metali, bizmut wykazuje współczynnik odbicia. Jednak nie jest tak odblaskowy jak niektóre inne metale, takie jak srebro lub aluminium. Odbicie bizmutu może się różnić w zależności od czynników takich jak wykończenie powierzchni i czystość.
- ubarwienie: Bizmut znany jest z opalizującej warstwy tlenku, która tworzy się na jego powierzchni pod wpływem powietrza. Ta warstwa tlenku może wytwarzać całą gamę kolorów, w tym fiolety, błękity, zielenie i żółcie. Ta właściwość sprawia, że kryształy bizmutu są popularne do celów dekoracyjnych i artystycznych.
- Przezroczystość: Bizmut jest ogólnie uważany za nieprzezroczysty dla światła widzialnego, co oznacza, że światło nie może przez niego przechodzić. Jednakże w cienkich warstwach lub niektórych strukturach krystalicznych bizmut może wykazywać pewien stopień przezroczystości, szczególnie w podczerwonej części widma.
- Fotoluminescencja: W pewnych warunkach związki bizmutu mogą wykazywać fotoluminescencję, emitując światło po wzbudzeniu fotonami. Ta właściwość jest wykorzystywana w niektórych zastosowaniach, takich jak materiały luminescencyjne do wyświetlaczy i czujników.
- Dwójłomność optyczna: Niektóre związki zawierające bizmut, zwłaszcza niektóre kryształy, wykazują dwójłomność optyczną. Oznacza to, że mają różne współczynniki załamania dla światła spolaryzowanego w różnych kierunkach, co skutkuje podwójnym załamaniem.
Chociaż właściwości optyczne bizmutu nie są tak szeroko badane ani wykorzystywane jak właściwości niektórych innych materiałów, nadal przyczyniają się do jego unikalnych właściwości i sprawiają, że nadaje się on do określonych zastosowań, szczególnie w przedmiotach dekoracyjnych, sztuce i niektórych badaniach naukowych.
Występowanie
Bizmut występuje głównie w skorupie ziemskiej, zwykle występując w złoża minerałów wraz z innymi metalami, takimi jak ołów, miedź, cynki srebro. Uważany jest za stosunkowo rzadki pierwiastek, którego liczebność w skorupie ziemskiej szacuje się na około 0.2 części na milion. Niektóre z powszechnych minerałów, w których występuje bizmut, obejmują:
- Bizmutynit (Bi2S3): Jest to najpopularniejszy minerał zawierający bizmut. Jest minerałem siarczkowym i często występuje w żyłach hydrotermalnych związanych z innymi minerałami siarczkowymi, takimi jak rudy ołowiu, cynku i srebra.
- Bismit (Bi2O3): Jest to minerał tlenkowy bizmutu. Tworzy się w warunkach utleniających i może występować w żyłach hydrotermalnych i pegmatytach, a także w połączeniu z innymi minerałami zawierającymi bizmut.
- Rodzimy bizmut: Czasami bizmut występuje w swojej rodzimej formie elementarnej. Zdarzenia te są stosunkowo rzadkie, ale można je znaleźć w niektórych środowiskach geologicznych, gdzie płyny bogate w bizmut ostygły i zestaliły się.
- Bizmutowa ochra: Jest to mieszanina różnych tlenków i wodorotlenków bizmutu, często spotykana jako: zwietrzenie produkt innych minerałów zawierających bizmut.
Bizmut jest zwykle otrzymywany jako produkt uboczny rafinacji ołowiu, miedzi, cyna, srebro i złoto rudy. Jest również wytwarzany jako produkt uboczny wytapiania niektórych rud metali. Ponadto bizmut można ekstrahować z rud w procesach takich jak prażenie, wytapianie i elektroliza.
Na skalę komercyjną bizmut produkowany jest głównie w Chinach, Peru, Meksyku i Kanadzie, a mniejsze ilości pochodzą z innych krajów. Większość produkcji bizmutu wykorzystywana jest w zastosowaniach metalurgicznych, a także w farmaceutykach, kosmetykach i różnych innych procesach przemysłowych.
Używa obszaru
Bizmut znajduje zastosowanie w różnych dziedzinach ze względu na swoje unikalne właściwości i stosunkowo niską toksyczność. Niektóre kluczowe obszary wykorzystania bizmutu obejmują:
- Metalurgia i stopy: Bizmut jest często dodawany do innych metali, takich jak cyna, ołów, kadmi ind do tworzenia stopów o niskiej temperaturze topnienia. Stopy te są wykorzystywane w takich zastosowaniach, jak lutowanie, armatura wodno-kanalizacyjna, bezpieczniki elektryczne i systemy tryskaczowe.
- Farmaceutyki: Związki bizmutu, takie jak salicylan bizmutu, są stosowane w lekach stosowanych w leczeniu zaburzeń żołądkowo-jelitowych, takich jak niestrawność, biegunka i wrzody trawienne. Związki bizmutu działają jako środki zobojętniające kwas i środki przeciwdrobnoustrojowe.
- Kosmetyki: tlenochlorek bizmutu, związek pochodny bizmutu, stosowany w kosmetykach takich jak podkłady, róże i cienie do powiek, aby zapewnić efekt perłowy lub błyszczący.
- Przemysł jądrowy: Bizmut jest stosowany jako materiał pochłaniający neutrony w niektórych reaktorach jądrowych i sprzęcie bezpieczeństwa jądrowego.
- Systemy Wykrywania Pożaru: Materiały zawierające bizmut są stosowane w systemach wykrywania pożaru ze względu na ich niską przewodność cieplną. Materiały te są stosowane w wyzwalaczach wrażliwych na ciepło, które aktywują systemy tłumienia ognia.
- Katalizatory: Związki bizmutu są wykorzystywane jako katalizatory w różnych reakcjach chemicznych, w tym w produkcji farmaceutyków i wysokowartościowych chemikaliów.
- Obróbka i smarowanie: Bizmut jest stosowany jako środek smarny w niektórych procesach obróbki ze względu na jego właściwości o niskim tarciu. Może również służyć jako smar w niektórych operacjach formowania metalu.
- Pirotechnika: Związki bizmutu są stosowane w fajerwerkach i urządzeniach pirotechnicznych w celu uzyskania kolorowych efektów ze względu na ich zdolność do wytwarzania żywych i opalizujących płomieni po zapaleniu.
- Ochrona przed promieniowaniem: Bizmut jest stosowany w niektórych rodzajach osłon przed promieniowaniem ze względu na jego dużą gęstość i zdolność do pochłaniania promieniowania.
- Wzrost kryształów: Bizmut jest stosowany w produkcji monokryształów do różnych zastosowań naukowych i przemysłowych, w tym w półprzewodnikach i urządzeniach optycznych.
To tylko kilka przykładów różnorodnych zastosowań bizmutu w różnych gałęziach przemysłu. Jego unikalne połączenie właściwości sprawia, że jest cenny w wielu dziedzinach, od opieki zdrowotnej, przez metalurgię, po elektronikę.
Dystrybucja
Rozmieszczenie bizmutu w przyrodzie jest stosunkowo powszechne, ale zwykle występuje w stosunkowo niskich stężeniach w porównaniu z pierwiastkami występującymi w większej liczbie. Oto zestawienie jego dystrybucji:
- Skorupa ziemska: Bizmut występuje w skorupie ziemskiej w średnim stężeniu około 0.2 części na milion (ppm). To sprawia, że jest to jeden z mniej powszechnych pierwiastków w skorupie ziemskiej.
- Mineralny Depozyty: Bizmut zwykle występuje w połączeniu z innymi rudami metali, szczególnie ołowiu, miedzi, cynku i srebra. Występuje w różnych postaciach mineralnych, w tym bizmutynicie (Bi2S3), bizmucie (Bi2O3) i bizmucie rodzimym. Minerały te często występują w żyłach hydrotermalnych, pegmatytach i innych formacjach geologicznych złoża rudy powstają.
- Globalna produkcja: Największymi producentami bizmutu są Chiny, Peru, Meksyk i Kanada, chociaż mniejsze ilości produkowane są również w kilku innych krajach. W szczególności Chiny zdominowały światową produkcję, odpowiadając za znaczną część światowych dostaw bizmutu.
- Produkt uboczny ekstrakcji innych metali: Bizmut jest często otrzymywany jako produkt uboczny rafinacji rud ołowiu, miedzi, cyny, srebra i złota. Jest ekstrahowany z tych rud w różnych procesach, takich jak wytapianie, prażenie i elektroliza.
- Zastosowanie przemysłowe i dystrybucja: Po wyekstrahowaniu bizmut jest wykorzystywany w różnych gałęziach przemysłu, takich jak metalurgia, farmaceutyka, kosmetyki, elektronika i pirotechnika. Jego dystrybucja w tych branżach zależy od takich czynników, jak popyt, dostępność i względy ekonomiczne.
- Globalny handel: Bizmut i jego związki sprzedawane są na całym świecie, a kraje importują i eksportują produkty na bazie bizmutu do różnych zastosowań. Chiny, jako największy producent, odgrywają również znaczącą rolę w światowym handlu bizmutem.
Ogólnie rzecz biorąc, chociaż bizmut jest stosunkowo rzadki w porównaniu z innymi pierwiastkami, nadal jest szeroko rozpowszechniony i odgrywa ważną rolę w różnych sektorach przemysłu i handlu na całym świecie.
