Bi — Висмут

ВИСМУТ (лат. Bismuthum), Bi (читается «висмут», до середины 20 века произносили «бисмут»), химический элемент V группы периодической системы, атомный номер 83, атомная масса 208,9804.

Серебристо-серый металл с розоватым оттенком. Природный висмут состоит из одного нуклида ²⁰⁹Bi. Конфигурация внешнего электронного слоя 6s²p³. Висмут образует соединения в степенях окисления +3, +5, –3 (валентности III и V) и очень редко +1 и +2. Радиус нейтрального атома висмута 0,182 нм, радиус ионов Bi³⁺ — 0,110-0,131 нм, Bi⁵⁺ — 0,090 нм, Bi^3– — 0,213 нм. Энергии последовательной ионизации атома висмута 7,289; 16,74; 25,57; 45,3 и 56,0 эВ; сродство к электрону 0,7 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность висмута 1,9.

В периодической системе висмут — последний стабильный (не радиоактивный) элемент. По некоторым данным, ²⁰⁹Bi слабо радиоактивен, но его период полураспада столь велик (около 10¹⁷ лет), что этот нуклид можно считать стабильным.

Название: введен в химическую номенклатуру в 1819 году шведским химиком Й. Берцелиусом. Происхождение названия элемента однозначного объяснения не имеет.

Свойства: при обычном давлении существует только одна ромбоэдрическая модификация висмута (параметры решетки с периодом а = 0,4746 нм и углом 57,23^o). Температура плавления 271,4°C (висмут — один из самых легкоплавких металлов), температура кипения 1564°C, плотность 9,80 кг/дм³. При плавлении висмут уменьшается в объеме (как лед), т.е. твердый висмут легче жидкого. При высоких давлениях существуют другие модификации металлического висмута. Висмут хрупок, легко растирается в порошок. Висмут — самый сильный диамагнетик среди металлов.

В сухом воздухе висмут не окисляется, во влажной атмосфере постепенно покрывается пленкой оксидов. При нагревании выше 1000°С сгорает с образованием основного оксида Bi₂O₃.

При окислении хлором суспензии Bi₂O₃ в среде водного раствора КОН при температуре около 100°C образуется Bi₂O₅. Кроме того, известны оксиды висмута составов Bi₂O, Bi₆O₇ и Bi₈O₁₁.

При сплавлении висмута и серы образуется сульфид состава Bi₂S₃, обладающий полупроводниковыми и термоэлектрическими свойствами. При сплавлении висмута с селеном (Se) или теллуром (Te) образуются, соответственно, селенид или теллурид висмута.

Известны галогениды висмута состава BiX₃, пентафторид BiF₃, а также оксигалогениды составов BiOX (X = Cl, Br, I).

При действии кислот на сплав висмута с магнием (Mg) образуется висмутин BiH₃.

При взаимодействии висмута с металлами образуются висмутиды, например, висмутид натрия (Na) Na₃Bi, висмутид магния (Mg) Mg₃Bi и др. При понижении рН растворов солей висмута (III) (нитрата, перхлората и др.) в осадок выпадают различные гидроксосоли, например, Bi(OH)₂NO₃. Ранее считалось, что они содержат ион BiO⁺ — (висмутил-ион), однако установлено, что такие гидроксосоли содержат октаэдрические катионы [Bi₆(OH)₁₂]⁶⁺, [Bi₆O₄(OH)₄]⁶⁺ и [Bi₆(OH)₁₂]⁶⁺. Растворимые соли висмута ядовиты.

История открытия: висмут известен с 15 века, но его долго принимали за разновидность олова, свинца или сурьмы. В 1529 году немецкий ученый в области горного дела и металлургии Г. Агрикола дал первые сведения о металлическом висмуте, его добыче и переработке. Химическую индивидуальность висмута первым установил в 1739 году И. Потт.

Получение: источником висмута служат свинцовые, оловянные и другие руды, где он содержится как примесь. При промышленном получении висмута сначала из свинцовых и медных руд (содержание висмута в которых обычно составляет десятые и даже сотые доли процента) готовят концентрат. Концентраты перерабатывают гидрометаллургическим путем, иногда их подвергают металлотермической обработке (с использованием в качестве восстановителей кальция (Ca) или магния (Mg)). На заключительной стадии очистки висмута применяют экстракцию, различные химические и электрохимические методы. В России первые килограммы металлического висмута получил в 1918 году К. А. Ненадкевич, разработавший технологию его выплавки.

Нахождение в природе: содержание висмута в земной коре очень мало и составляет всего 9·10^–7% (71-е место среди всех элементов). В природе иногда встречается в свободном виде. Важнейшие минералы: висмутин, или висмутовый блеск, Bi₂S₃ (81,3% Bi), козалит Pb₂Bi₂S₅ (42% Bi), бисмит Bi₂O₃(89,7% Bi) и некоторые другие. Висмут — редкий рассеянный элемент, его собственные минералы (например, висмутин, бисмит) очень редки.

Применение: основное применение висмута — его использование в качестве компонента легкоплавких сплавов. Висмут входит, например, в известный сплав Вуда, температура плавления которого ниже температуры кипения воды, во многие другие сплавы, используемые, например, при изготовлении легкоплавких предохранителей. Сплавы висмута и марганца (Mn) характеризуются ферромагнитными свойствами и поэтому идут на изготовление мощных постоянных магнитов. Соединения висмута, особенно Bi₂O₃, применяют в стекловарении и керамике, в фармацевтической промышленности, в качестве катализаторов и др.

На главную Выбрать элемент Короткопериодная ПС Гостевая книга	© 2003-2005 WebElements Team
По всем вопросам пишите на WebElements@narod.ru