Co je bismut, jeho vlastnosti, sloučeniny, příprava a použití

Co je to bismut? Úžasný kov neobvyklého tvaru a vzhledu, který byl používán alchymisty v mnoha experimentech ve středověku. To bylo nazýváno tectum argenti, který se převádí jako "stříbrná výroba", protože lidé opravdu věřili, že se tento kov skládá z poloviny. Používala se v mnoha oblastech a dokonce se přidávala ke slitinám, ze kterých byly vyrobeny studené zbraně - takže meče získaly zvláštní lesk a krásu. Co je tento prvek a jaké funkce má?

Být v přírodě

Mluvíme-li o bismutu, je třeba poznamenat, že v zemské kůře je tento prvek obsažen v množství 2x10-5% hmotnostních a v mořské vodě 2x10-5 mg / l.

On je také v rudách. V těchto minerálech je obsažen vizmut, a to jak ve formě vlastních minerálů, tak i ve formě nečistot v síranových solí a sulfidech jiných kovů.

Asi 90% bismutu se těží jeho extrakcí z rudy mědi, cínu a olova zinku a také z koncentrátů. Obsahují stotiny a někdy i desetiny procenta této látky.

Vizmutové rudy jsou extrémně vzácné. Mají vysokou koncentraci látky - od 1% do více. Složení takových rud zahrnuje přirozený vizmut (vytvořený v hydrotermálních žilách), bismutin (jednoduchý sulfid), tetradimit, kosalit, bismit, bismut, vittienit, aikinit a galenovismut.

Vklady

Vizmut je kov, který se hromadí ve vysokých koncentracích, zpravidla ve skalách (pegmatitech), ve středně a vysokoteplotních hydrotermálních a v kontaktních metasomatech.

Jak je uvedeno výše, obvykle tvoří složité rudy s jinými prvky. Dále se liší především typem mineralizace. V bolívijské provincii jsou například společné depozity sulfid-kasiterit, ze kterých je tento kov extrahován. V Transbaikalii - křemenný-vlframid.

Hydrotermální ložiska jsou zejména v Rusku a v zahraničí. Ve střední Asii a v Itálii - měď-vizmut. V Německu, Spojených státech a Kanadě - pětičlenný. U takových ložisek je přirozený vizmut spojen s arsenidy stříbra, kobaltu a niklu a uranu.

Ale největší vklad tohoto kovu je v Peru, ve městě Cerro de Pasco. Bismut se zde těží ve velkých množstvích, přičemž se extrahuje během zpracování koncentrátů olova.

Proces získání

Pokračování v tématu toho, co je bismut, stojí za to říct, jak přesně to je těženo.

Výroba tohoto kovu je založena na zpracování rudy a koncentrátech olova a mědi pomocí metod používaných v oblasti pyro / hydrometalurgie.

Existuje i jiný způsob, ale používá se pouze v případě získání bismutu ze sloučenin sulfidu. Způsob zahrnuje zpracování měděných koncentrátů doprovázených tavením srážek železným šrotem a tokem.

Způsob získání vizmutu zpravidla probíhá zpravidla: Bi ₂ S ₃ + 3Fe à 2Bi + 3FeS.

V případě použití oxidovaných rud je kov redukován uhlíkem pod vrstvou tavidla. K tomu dochází v teplotním rozsahu od 900 do 1000 ° C. Carbon, mimochodem, může být nahrazen siřičitanem sodným. Pomocí tohoto krystalického hydrátu můžete obnovit oxid bizmutit při nižší teplotě (800 ° C).

K získání sulfidu tohoto kovu se používá sodík nebo hydroxid sodný. V těchto případech je teplota nastavena na 950 a 500-600 stupňů.

Specifické procesy

Samostatně by se mělo říci o extrakci vizmutu z hrubého olova. Tento proces je specifický tím, že zahrnuje uvolňování kovu pomocí vápníku nebo hořčíku. Vizmut, který současně vykazuje vzhled sloučeniny CaMg ₂ Bi ₂ , se hromadí v horních vrstvách.

Jak se kov dále čistí z hořčíku nebo vápníku? Tím, že se roztaví pod alkalickou vrstvou přidáním oxidačního činidla NaNO ₃ . Poté je výsledná látka podrobena elektrolýze za vzniku kalu (odpadních látek). Tento produkt je roztaven do hrubého vizmuti.

Je důležité stanovit, že hydrometalurgická metoda získání tohoto prvku je charakterizována vyššími ekonomickými ukazateli a odpovídající čistotou získané látky. Tato metoda je založena na rozpuštění rud, slitin a meziproduktů obsahujících bismut. K tomuto účelu se používají kyseliny chlorovodíkové a kyseliny dusičné.

Rozpuštění je následováno vyluhováním výsledné kapaliny. K provedení tohoto procesu použijte kyselina sírová nebo roztoky chloridu sodného. Toto je konečná fáze, poté je bismut odstraněn a čištěn extrakcí.

Mimochodem, stále existují metody dvoustupňové destilace, tavení zóny a hydrometalurgické rafinace. Používají se k získání nejčistšího vizmutu.

Kovové úpravy

Co je to bismut? Vizuálně je stříbřitě bílý kov, který v různých odstínech leskne. Čistý bismut je převážně růžový. Kov, ve kterém dominuje jakákoli jiná barva, je alotropická modifikace.

Mimochodem, hodně. Modifikace jsou způsobeny vysokým tlakem. Pokud je bismut vystaven teplotě +25 ° C a tlaku 2,57 GPa, krystalická mřížka této látky bude podrobena polymorfní transformaci. Jeho forma přestane být římbohedrální a stane se monoklinikou.

Také změny mřížky nastanou při jiných tlacích (5 GPa, 4,31 GPa a 2,72 GPa). A pokud ji přivedete na úroveň 7,74 GPA, získáte úplně krychlovou formu. Tetragonální mříž se stává při tlaku 2,3-5,2 GPa.

Fyzikální vlastnosti

Vizmut je chemický prvek, který je skutečně jedinečný. Jen málo látek, když se taví, je zvýšení hustoty a platí pro ně. Když bismut vstupuje z kapalného stavu do kapaliny, změní se tento indikátor z 9,8 g / cm ³ na 10,07 g / cm ³ .

S rostoucí teplotou je specifická elektrický odpor této látky. Za normálních podmínek (+ 17,5 ° C) je tento indikátor 1,2 μOhm · m. Při tavení se odpor snižuje. Při teplotě 269 ° C, když je bismut stále v pevném stavu, se rovná 2,67 μOhm. A když se zvýší na 272 ° C, indikátor okamžitě klesne na 1,27 ohm-m.

Pokud porovnáme vizmut s jinými kovy, pak jeho vlastnostmi bude nejbližší rtuť. Oba mají nízkou tepelnou vodivost 7,87 W / (m · K) při 300 K.

Magnetické vlastnosti

Samozřejmě, když mluvíme o vlastnostech bizmutu, je třeba poznamenat, že je to nejvíce diamagnetický kov všech existujících. Jeho magnetická citlivost je 1,34 · ^10-9 při 293 K. Tato kvalita je v přítomnosti vizmutu vidět pouhým okem. Pokud zavěste na řetězec kovový vzorek a přinesete mu magnet, bude se z něj výrazně odchýlit.

Nejdůležitější sloučeniny

Za zmínku stojí také pozornost. Sloučeniny hmoty bismutu. Ale nejcharakterističtější pro něj jsou ti, kteří ho vlastní oxidační stav +3 a +5. Zde jsou některé příklady:

• Oxid bismut (II) BiO. Vypadá to jako šedo-černé krystaly. Látka je oxidována při teplotě 180 ° C v podmínkách vysoké vlhkosti. Reaguje s kyselinou chlorovodíkovou, může být redukován oxidem uhelnatým a vodíkem.
• Oxid bismut (III) Bi ₂ O ₃ . Je to žlutý krystal s tetragonální nebo monoklinickou formou. Až do 1750 ° C jsou v pevném stavu. Je špatně rozpuštěn v hydroxidech, amoniaku, acetonu a ve vodě, ale je to dobré v kyselinách. Oxid se získává zpravidla zahřátím bismutu v kyslíku.
• Hydroxid bismutitý (III) Bi (OH) ₃ . Vypadá to jako amorfní bílý prášek. Je špatně rozpuštěn ve vodě a zásadách vysoké koncentrace, ale je to dobré v chloridu amonném a glycerinu.
• Bismut (III) Bi ₂ S ₃ sulfid. Rhomboedrální krystaly šedo-černé barvy. Mají výrazné termoelektrické vlastnosti. Plně hydrolyzovaná ve vodě, ale nemůže být rozpuštěna v minerálních kyselinách, sulfidech a jiných kapalinách. Pomáhá redukci pomocí křemíku, uhlíku a vodíku.
• Oxid bismutit (V) Bi ₂ O ₅ . Prášek tmavě hnědý. Při zahřátí se rozkládá v zásadách a kyseliny se rozpouštějí. Je extrahována oxidací bizmutu v alkalických roztocích s vysokou koncentrací.

Dusičnan bizmutu

Jedná se o anorganickou sloučeninu vzorce Bi (NO ₃ ) ₃ . Je to směs kyseliny dusičné a soli bismutu. Vypadají jako bezbarvé krystaly, jako je sůl nebo cukr. Mohou být rozpuštěny ve vodě, což vede k tomu, že dusičnan bizmutu tvoří krystalický hydrát. Ale v okyselených roztocích je tato sloučenina stabilní.

Je zajímavé, že krystalický hydrát této látky se může roztavit při teplotě 75 ° C a ve vlastní krystalizační vodě.

Má spoustu chemických vlastností. Základní dusičnan bizmutu rozpuštěný ve vodě, když je vařený, je zcela hydrolyzován. Objevuje se solvolýza. Látka interaguje s kapalinou a rozkládá se za vzniku nových sloučenin. Totéž se stane, pokud je krystalický hydrát uložen ve vzduchu.

Je třeba poznamenat, že dusičnany mohou reagovat s chladnou koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou, s alkalickými látkami, fluoridy a oxidačními činidly (v důsledku toho se tvoří bismutáty).

Použití dusičnanů

Používejte ho v několika oblastech. Ve farmakologii je základní dusičnan bizmutů široce distribuován jako účinný antiseptický přípravek. Používá se při kožních onemocněních a při onemocnění trávicího traktu.

Více nitrátů se zavádí do složení krémů z pih, bělících činidel, světlých vlasů a zjasňovačů.

Kromě výše uvedeného se pigment přidává do španělské a perlové bílé.

Kde se používá kov?

Používání vizmutu je dnes velmi běžné. Tento prvek se používá v různých polích.

Vizmut je ceněn za svou tavitelnost. Používá se při výrobě automatických hasicích přístrojů - pro ně se vyrábějí pojistky.

Přesto jsou vyráběny modely pro odlévání složitých dílů, protože bismut má lepší vlastnosti při lití a může vyplnit nejmenší detaily formy. Naliali metalografické úseky, používané v protetikách. Zde je několik dalších způsobů, jak ji použít:

• Bismut se přidává do plechovky tak, aby nedošlo k rozpadu prášku při nízkých teplotách. Atomy tohoto kovu údajně "cementují" svou mřížku.
• Trvalé magnety jsou vyrobeny z slitiny manganu a bismutu.
• Bismut se přidává v množství 0,01% k jiným slitinám, což zlepšuje jejich plastové vlastnosti.
• Trioxid tohoto kovu se používá při výrobě polymerů jako katalyzátoru.
• Díky použití bismutu a cézia a teluru se vyrábějí vysoce kvalitní materiály, které se používají při výrobě polovodičových chladniček.
• Bismut germanat (scintilační materiál) se používá v jaderné fyzice, geologii a tomografii.
• K získání polonia-210 je také nutné přidat tuto látku.

Seznam může pokračovat. Kov se používá jako chemická látka proudový zdroj Materiál pro zpracování trvanlivých slitin je používán v jaderné energii a při výrobě palivových článků při výrobě tetrafluorohydrogenu. Koule jsou mnohostranné. To opět potvrzuje jedinečnost látky, o níž se diskutuje.

Oblast lékařství

Již bylo řečeno, že bismut, nebo spíše jeho dusičnan, se aktivně přidává k některým léčivým přípravkům. Ale to není konec jeho aplikace v medicíně.

Bismutové soli - jedna z mála aktivních látek, které mohou zničit bakterie Helicobacter Pylori, což vyvolává peptický vřed. Byl nainstalován nedávno. Ale již nyní se bismut přidává k mnoha přípravám. Přesněji řečeno, jeho subnitrát, tri-draselný dikitrát a citrát bizmutu ranitidinu.

Bylo rovněž prokázáno, že použití léků obsahujících tuto látku snižuje toxický účinek chemoterapie. A na bázi sloučenin bizmutu (tribromfenolát, subkitrát, uhličitan, tartrát atd.) Se vyvinula řada lékařských přípravků.

Mimochodem, oxochlorid bizmutu se aktivně používá jako činidlo pro snímání paprsků a jako plnivo při výrobě krevních cév.